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土tŭ壌răng

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出chū典diăn: フリー百baĭ科kē事shì典diăn『ウィキペディア（Wikipedia）』
基盤岩から土壌への土壌層の図
A, B, C はヴァシーリー・ドクチャーエフが考kaŏ案ànした土tŭ壌răng層céng位weìであり、A層céngは表biaŏ土tŭ、B層céngはレゴリス、C層céngは腐fŭ食shí岩yán石shí(en)、最zuì下xià層céngは基jī盤pán岩yánである
北beĭアイルランドの氷bīng礫lìに発fā達dáした湛zhàn水shuĭグライ土tŭ壌răng

土tŭ壌răng（どじょう）とは、地dì球qiú上shàngの陸lù地dìの表biaŏ面miànを覆fùっている鉱kuàng物wù、有yoŭ機jī物wù、気qì体tĭ、液yè体tĭ、生shēng物wùの混hún合hé物wùである。一yī般bānには土tŭ（つち）とも呼hūばれる[1]。陸lù地dìおよび水shuĭ深shēn2.5メートル以yĭ下xiàの水shuĭ中zhōngの堆duī積jī物wùを指zhĭす[2]。

地dì球qiúの土tŭ壌răngは土tŭ壌răng圏quānを構goù成chéngし、以yĭ下xiàの4つの重zhòng要yaòな機jī能néngを持chíって生shēng命mìngを支zhīえている。

これら全quánての機jī能néngは、土tŭ壌răngを変biàn化huàさせる働dòngきを持chíっている。

土tŭ壌răng圏quānは岩yán石shí圏quān、水shuĭ圏quān、大dà気qì圏quān、生shēng物wù圏quānと接jiē触chùする[3]。土tŭ壌răngは鉱kuàng物wùと有yoŭ機jī物wùから成chéngる固gù体tĭの部bù分fēnと、気qì体tĭ（土tŭ壌răng空kōng気qì）と水shuĭ（土tŭ壌răng溶róng液yè）を蓄xùえる間jiān隙xì（空kōng隙xì）で構goù成chéngされる[4][5][6]。すなわち、土tŭ壌răngは固gù相xiāng、液yè相xiāng、気qì相xiāngの三sān相xiāngシステムである[7]。

土tŭ壌răngが生shēng成chéngされるためには母mŭ材caí（土tŭ壌răngの元yuánとなる材caí料liaò）、気qì候hoù、地dì形xíng、生shēng物wù、時shí間jiānという5つの因yīn子zĭがある[8]。土tŭ壌răngは侵qīn食shíによる風fēng化huàなど、多duōくの物wù理lĭ的de、化huà学xué的de、生shēng物wù的de過guò程chéngによって常chángに変biàn化huàしている。土tŭ壌răngはとても複fù雑záで強qiángい内neì部bù相xiāng互hù作zuò用yòngを持chíつ生shēng態taì系xìである[9]。

多duōくの土tŭ壌răngの仮jiă比bĭ重zhòng（水shuĭがない状zhuàng態taìでの間jiān隙xìを含hánんだ土tŭ壌răngの密mì度dù、乾qián燥zaò密mì度dùとも言yánう）は 1.1 から 1.6 g/cm3 であり、土tŭ粒lì子zĭそのものの密mì度dùは 2.6 から 2.7 g/cm3 とずっと大dàきい[10]。地dì球qiú上shàngには更gèng新xīn世shìよりも古gŭい土tŭ壌răngはほとんどなく、新xīn生shēng代daìよりも古gŭい土tŭ壌răngは全quánくない[11]。ただし、太taì古gŭ代daìの土tŭ壌răngが化huà石shí土tŭ壌răngとして残cánっていることがある[12]。

土tŭ壌răng学xuéはエダフォロジー (edaphology) とペドロジー (pedology) に分fēnかれる。エダフォロジーは土tŭ壌răngが生shēng物wùに与yŭえる影yĭng響xiăngを研yán究jiūする[13]。ペドロジーは自zì然rán環huán境jìngにおける土tŭ壌răngの形xíng成chéng、状zhuàng態taìの記jì述shù、分fēn類leìをする[14]。工gōng学xué的deには土tŭ壌răngはレゴリスに含hánまれる。レゴリスには母mŭ岩yánの上shàngの土tŭ壌răng以yĭ外waìの物wù質zhíも含hánまれ、地dì球qiú以yĭ外waìの天tiān体tĭにも存cún在zaìする[15]。

概gaì要yaò

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機jī能néng

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広guăng義yìの土tŭ壌răngは、以yĭ下xiàの機jī能néngを持chíっている。以yĭ下xiàのうち自zì然rán機jī能néngについては、土tŭ壌răngの環huán境jìng機jī能néngと呼hūばれている。

  1. 自zì然rán機jī能néng
  2. 利lì用yòngの機jī能néng
  3. 自zì然rán・文wén化huà遺yí産chănの存cún在zaì場cháng所suŏ

植zhí物wù生shēng産chăn的de見jiàn地dìからみると、土tŭ壌răngは植zhí物wùの培peí地dìの一yī種zhŏngといえる。ほとんどの農nóng業yèでは土tŭ壌răngを培peí地dìとする。

なお、培peí地dìに土tŭ壌răngを用yòngいないものを水shuĭ耕gēng栽zaī培peíと呼hūぶ。養yăng液yè栽zaī培peíの場cháng合héでは、培peí地dìとしての土tŭ壌răngの種zhŏng類leìはさらに細xìかく、有yoŭ機jī質zhí培peí地dìを土tŭ壌răngとしこれを用yòngいる場cháng合héは養yăng液yè土tŭ耕gēngと呼hūび、無wú機jī質zhí培peí地dìを用yòngいる場cháng合héは養yăng液yè栽zaī培peíと呼hūばれる。

構goù成chéng

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土tŭ壌răngは、岩yán石shíが風fēng化huàして生shēng成chéngした粗cū粒lìの無wú機jī物wù（一yī次cì鉱kuàng物wù）やコロイド状zhuàngの無wú機jī物wù（粘zhān土tŭ鉱kuàng物wùあるいは二èr次cì鉱kuàng物wù）、生shēng物wùの死sĭ骸haíなどの粗cū大dà有yoŭ機jī物wù、粗cū大dà有yoŭ機jī物wùが微weī生shēng物wùなどの分fēn解jiě者zhěの作zuò用yòngなどによって変biàn質zhíして生shēngじる土tŭ壌răng有yoŭ機jī物wù（腐fŭ植zhí）などを含hánむ。

土tŭ壌răngの固gù体tĭ成chéng分fēnは粗cūに充chōng填tiánされているため、土tŭ壌răngは多duōくの間jiān隙xìを持chíつ。土tŭ壌răng中zhōngの間jiān隙xìは、土tŭ壌răng溶róng液yèと土tŭ壌răng空kōng気qìによって満mănたされている。土tŭ壌răng溶róng液yèの主zhŭ成chéng分fēnは水shuĭであり、この水shuĭに水shuĭ溶róng性xìngの塩yán基jīや有yoŭ機jī物wùなどが溶róng解jiěしている。土tŭ壌răng空kōng気qìの主zhŭ成chéng分fēnは二èr酸suān化huà炭tàn素sù、窒zhì素sùおよび水shuĭ蒸zhēng気qìであり、酸suān素sù濃nóng度dùは大dà気qìと比bĭ較jiaòして低dīい。土tŭ壌răngの間jiān隙xìには、多duōくの土tŭ壌răng微weī生shēng物wùや土tŭ壌răng動dòng物wùが生shēng息xīしており、土tŭ壌răng生shēng物wùと呼hūばれる。

研yán究jiūの歴lì史shĭ

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土tŭ壌răng研yán究jiūの歴lì史shĭは、人rén間jiānが食shí料liaòと飼sì料liaòを生shēng産chănするための差chaīし迫pòった必bì要yaò性xìngと密mì接jiēな関guān係xìがある。歴lì史shĭを通tōngして、文wén明míngの繁fán栄róngと衰shuaī退tuìは土tŭ壌răngの生shēng産chăn能néng力lìの関guān数shùであったとされる[16]。土tŭ壌răngが農nóng業yè生shēng産chănを支zhīえる力lìを「地dì力lì」と言yánい、古gŭ代daìエジプト以yĭ来laíのエジプト社shè会huìは、ナイル川chuānの洪hóng水shuĭによりナイル川chuānデルタなど流liú域yùに運yùnばれた肥feí沃wòな土tŭ壌răngを使shĭって農nóng業yèを行xíngい、食shí料liaòを得déてきた[17]。一yī方fāngでインダス文wén明míng、メソポタミア文wén明míng、マヤ文wén明míng、アステカ文wén明míngなどの滅miè亡wángは、侵qīn食shíや塩yán害haìといった土tŭ壌răngの荒huāng廃feìが一yī因yīnとなった[18]。

古gŭ代daìギリシアの歴lì史shĭ家jiāクセノポン（紀jì元yuán前qián 450-355 年nián）は、「地dì面miànに生shēngえているどのような雑zá草caŏであっても、土tŭに混húnぜれば糞fènと同tóngじように土tŭ壌răngを豊fēngかにする。」と書shūいているため、緑lw肥feíのメリットを解jiě説shuōした最zuì初chūの人rénであると評píng価jiàできる[19]。

生shēng成chéng

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土tŭ壌răng学xué者zhěのハンス・ジェニーは、1941年niánに土tŭ壌răngの性xìng質zhíは土tŭ壌răngを供gōng給geĭする地dì表biaŏの地dì形xíng、気qì候hoù、動dòng植zhí物wù相xiāngに反făn映yìngされると提tí唱chàngし、以yĭ下xiàの5つの要yaò素sùを土tŭ壌răng生shēng成chéngを司sīる5大dà要yaò素sùとした[20]。

  1. 母mŭ材caí（岩yán）
  2. 気qì候hoù
  3. 有yoŭ機jī体tĭ
  4. 地dì形xíng
  5. 時shí間jiān

物wù理lĭ性xìng

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曖昧さ回避 学xué問wèn分fēn野yěについては「土tŭ壌răng物wù理lĭ学xué」をご覧lănください。

土tŭ壌răngの物wù理lĭ的de性xìng質zhíには、農nóng業yèのような生shēng態taì系xìサービスにとって重zhòng要yaòなものから順shùn番fānに、土tŭ性xìng（英yīng語yŭ版băn）、土tŭ壌răng構goù造zaò（英yīng語yŭ版băn）、仮jiă比bĭ重zhòng（乾qián燥zaò密mì度dù）、間jiān隙xì（孔kŏng隙xì・空kōng隙xì）、コンシステンシー、温wēn度dù、色sèそして土tŭ壌răng電diàn気qì抵dĭ抗kàng（英yīng語yŭ版băn） がある[21]。土tŭ性xìngは砂shā、シルト、粘zhān土tŭという3種zhŏng類leìの土tŭ壌răng鉱kuàng物wù粒lì子zĭの構goù成chéng比bĭ率lwによって決juéまる。酸suān化huà鉄tiě、炭tàn酸suān塩yán、二èr酸suān化huàケイ素sù、腐fŭ植zhí土tŭが土tŭ粒lì子zĭを被beì覆fùし、土tŭ粒lì子zĭ同tóng士shìを接jiē着zhaóすることによって、土tŭ粒lì子zĭがより大dàきな塊kuaìとなると、ペッド（英yīng語yŭ版băn） すなわち「土tŭ壌răng団tuán粒lì」という土tŭ壌răng構goù造zaòを構goù成chéngする[22]。土tŭ壌răngの仮jiă比bĭ重zhòngは、土tŭの締dì固gùめ（英yīng語yŭ版băn） 程chéng度dùの指zhĭ標biaōとなる[23]。土tŭ壌răngの間jiān隙xìは粒lì子zĭと粒lì子zĭの間jiānの空kōng間jiānであり、空kōng気qìと水shuĭによって構goù成chéngされている。コンシステンシーは土tŭ粒lì子zĭ同tóng士shìがくっつき合héう強qiáng度dùである。土tŭ壌răngの温wēn度dùと色sèはそのままの意yì味weìである。電diàn気qì抵dĭ抗kàngは土tŭ壌răngに埋maíめられる金jīn属shŭやコンクリートの腐fŭ食shí速sù度dùに影yĭng響xiăngする[24]。このような土tŭ壌răngの性xìng質zhíは土tŭ壌răngの深shēnさ、すなわち土tŭ壌răng層céng位weìによって変biàn化huàする。これらのほとんどの性xìng質zhíが、土tŭ壌răngの通tōng気qì性xìngと土tŭ壌răng中zhōngに水shuĭが流liúれたり保baŏ持chíされたりするような能néng力lìに影yĭng響xiăngする[25]。

土tŭ粒lì子zĭが土tŭ壌răngの性xìng質zhíに与yŭえる影yĭng響xiăng[26]
性xìng質zhí 砂shā シルト 粘zhān土tŭ
保baŏ水shuĭ性xìng 小xiaŏ 中zhōngから大dà 大dà
通tōng気qì性xìng 大dà 中zhōng 小xiaŏ
排paí水shuĭ速sù度dù 速sù 中zhōngから遅chí とても遅chí
土tŭ壌răng有yoŭ機jī物wù量liàng 少shaŏ 中zhōngから多duō 多duōから中zhōng
有yoŭ機jī物wù分fēn解jiě速sù度dù 速sù 中zhōng 遅chí
春chūnの気qì温wēn上shàng昇shēng速sù度dù 速sù 中zhōng 遅chí
締dìめ固gùめやすさ 低dī 中zhōng 高gaō
風fēng食shíに対duìする耐naì久jiŭ度dù 中zhōng（細xì砂shāであれば弱ruò) 弱ruò 強qiáng
水shuĭ食shíに対duìする耐naì久jiŭ度dù 細xì砂shāでなければ強qiáng 弱ruò 団tuán粒lì化huàされていれば強qiáng、さもなければ弱ruò
膨péng潤rùn度dù とても低dī 低dī 中zhōngからとても高gaō
水shuĭの浸jìn透toùを止zhĭめる働dòngき 弱ruò 弱ruò 強qiáng
降jiàng雨yŭ後hoùの耕gēng起qĭしやすさ 良liáng 中zhōng 悪è
汚wū染răn物wù質zhíの浸jìn透toù性xìng 高gaō 中zhōng 低dī（亀guī裂lièがなければ）
植zhí物wùの栄róng養yăng保baŏ持chí力lì 低dī 中zhōng 高gaō
pH緩huăn衝chōng能néng 低dī 中zhōng 高gaō

土tŭ性xìng

[編biān集jí]
アメリカ合hé衆zhòng国guó農nóng務wù省shěngの土tŭ性xìng分fēn類leìシステムによる粘zhān土tŭ、シルト、砂shāの割gē合héと土tŭ性xìng
カナダのクーテネイ国guó立lì公gōng園yuánのペイントポット近jìnくの鉄tiě分fēnが多duōい土tŭ壌răng

土tŭ壌răngの鉱kuàng物wù粒lì子zĭは砂shāとシルトと粘zhān土tŭがあり、その割gē合héによって土tŭ性xìngが決juéまる。土tŭ性xìngに影yĭng響xiăngを受shoùける土tŭ壌răngの性xìng質zhíには、間jiān隙xì率lw、透toù水shuĭ性xìng、浸jìn透toù、膨péng潤rùn度dù (en)、圃pŭ場cháng容róng水shuĭ量liàng、そして侵qīn食shíに対duìする強qiángさがある。USDA（アメリカ合hé衆zhòng国guó農nóng務wù省shěng）の三sān角jiaŏ座zuò標biaōによる土tŭ性xìng区qū分fēnで示shìされているように、砂shā、シルト、粘zhān土tŭのいずれかが主zhŭ成chéng分fēnとなっていない（つまり、程chéng良liángく混húnざっている）ような土tŭ壌răngはロームと呼hūばれる。純chún粋cuìな砂shā、シルト、粘zhān土tŭも土tŭ壌răngではあるが、伝yún統tŏng的deな農nóng業yèの観guān点diănからは、いくらかの有yoŭ機jī物wùがあるローム土tŭ壌răngが「理lĭ想xiăng的deである」とされ、農nóng業yèによる長cháng期qī的deな作zuò物wùの収shoū穫huòによって奪duóわれた栄róng養yăng分fēnを補bŭ給geĭするために、肥feí料liaòや堆duī肥feíが使shĭわれる[27]。ローム土tŭの鉱kuàng物wù組zŭ成chéngは、たとえば質zhí量liàng比bĭが砂shā40%、シルト40%、粘zhān土tŭ20%である。土tŭ性xìngは土tŭの性xìng質zhí、特tèに栄róng養yăng分fēnを保baŏ持chíする性xìng質zhí（たとえば陽yángイオン交jiaō換huàn容róng量liàng）[28] と水shuĭ移yí動dòngに関guānする性xìng質zhíに影yĭng響xiăngを与yŭえる。

砂shāとシルトは母mŭ岩yánの物wù理lĭ的deおよび化huà学xué的deな侵qīn食shíによって形xíng成chéngされ[29]、粘zhān土tŭは母mŭ岩yánが降jiàng雨yŭに溶róng解jiěして生shēng成chéngされた二èr次cì鉱kuàng物wùであることが多duōく、雲yún母mŭの風fēng化huàによるものもある[30]。土tŭ粒lì子zĭの比bĭ表biaŏ面miàn積jīと土tŭ粒lì子zĭ表biaŏ面miànイオンの電diàn荷héは土tŭ壌răng肥feí沃wò度dùにとって重zhòng要yaòなはたらきを持chíち、陽yángイオン交jiaō換huàn容róng量liàngとして測cè定dìngされる[31][32]。砂shāは比bĭ表biaŏ面miàn積jīが最zuìも小xiaŏさく陽yángイオン交jiaō換huàn容róng量liàngが小xiaŏさい。シルトはその次cìに小xiaŏさく、粘zhān土tŭが最zuìも陽yángイオン交jiaō換huàn容róng量liàngが大dàきい。土tŭ壌răngにとって砂shāの最zuìも大dàきな役yì割gēは、締dìめ固gùめに対duìする耐naì久jiŭ力lìが大dàきく、土tŭ壌răngの間jiān隙xì率lwを大dàきくしていることである。ただし、この性xìng質zhíは純chún粋cuìな砂shāに対duìするものであり、砂shāがより小xiaŏさな鉱kuàng物wùと混húnざることにより、砂shāの粒lì子zĭの間jiānに小xiaŏさな鉱kuàng物wùが入rùるため間jiān隙xì率lwが小xiaŏさくなる[33]。シルトは鉱kuàng物wù的deには砂shāと似sìているが比bĭ表biaŏ面miàn積jīが大dàきいため物wù理lĭ化huà学xué的deな反făn応yīng性xìngは大dàきい。粘zhān土tŭは比bĭ表biaŏ面miàn積jīが極jíめて大dàきく大dà量liàngの負fù電diàn荷héを持chíっているため、土tŭ壌răngの水shuĭと養yăng分fēnの保baŏ持chí能néng力lìの高gaōさを決juéめているのは粘zhān土tŭの量liàngである[31]。粘zhān土tŭ質zhí土tŭ壌răngは風fēngと水shuĭによる土tŭ壌răng侵qīn食shíに耐naìえる力lìがシルト質zhí土tŭ壌răngや砂shā質zhí土tŭ壌răngと比bĭべて大dàきい。それは、粘zhān土tŭは粒lì子zĭと粒lì子zĭの間jiānを結jiéびつける力lìが大dàきいことと[34]、有yoŭ機jī物wùによる侵qīn食shí緩huăn和hé効xiaò果guŏによるものである[35]。

砂shāは土tŭ壌răng鉱kuàng物wùの中zhōngで最zuìも安ān定dìngしている。岩yánの破pò片piànと一yī次cì石shí英yīng粒lì子zĭによって構goù成chéngされ、直zhí径jìng 0.05 から 2.0 mm である（USDAの粒lì径jìng区qū分fēn）。シルトは直zhí径jìng 0.002 から 0.05 mm である。粘zhān土tŭは直zhí径jìngが 0.002 mm 以yĭ下xiàで厚hoùさは 1 nm (10−9 m) ととても小xiaŏさいため、光guāng学xué顕xiăn微weī鏡jìngで観guān察cháすることができない[36][37]。中zhōng程chéng度dùの土tŭ性xìngの土tŭ壌răngでは、粘zhān土tŭは水shuĭによって下xià方fāngに溶róng脱tuō (en) して、下xià層céngに集jí積jī (en) する。土tŭ壌răng鉱kuàng物wù組zŭ成chéngの大dàきさと鉱kuàng物wùの性xìng質zhíの間jiānには明míng確quèな相xiāng関guānはない。砂shāとシルトの粒lì子zĭが石shí灰huī質zhíであることも石shí英yīng質zhíであることもあり[38]、粘zhān土tŭの粒lì子zĭ (0.002 mm) が細xìかい石shí英yīngであることも多duō層céngの二èr次cì鉱kuàng物wùであることもある[39]。ある一yī定dìngの粒lì径jìng組zŭ成chéngに属shŭする土tŭ壌răng鉱kuàng物wùは、比bĭ表biaŏ面miàn積jī（それに関guān連liánする保baŏ水shuĭ性xìng）のような共gòng通tōngの性xìng質zhíを持chíっているものの、陽yángイオン交jiaō換huàn容róng量liàngのような化huà学xué組zŭ成chéngに関guān係xìする性xìng質zhíは共gòng通tōngではない。

直zhí径jìng 2.0 mm よりも大dàきな土tŭ壌răngの成chéng分fēnは岩yánあるいは礫lì（れき）と分fēn類leìされる。土tŭ壌răngを土tŭ性xìngによって分fēn類leìするために粒lì径jìngの組zŭ成chéngを決jué定dìngする時shíには除chú外waìされるが、名míng称chēngに含hánめることもできる。たとえば、砂shā質zhíローム土tŭが20%の礫lìを含hánめば、礫lì砂shā質zhíローム土tŭと呼hūぶことができる。

土tŭ壌răng有yoŭ機jī物wùの量liàngが非feī常chángに多duōい時shíには、その土tŭ壌răngは鉱kuàng物wù土tŭ壌răngではなく有yoŭ機jī質zhí土tŭ壌răngであるとされる。有yoŭ機jī質zhí土tŭ壌răngの条tiaó件jiànは次cìのようなものである。

  1. 鉱kuàng物wù成chéng分fēnの 0% が粘zhān土tŭで有yoŭ機jī物wùが 20% 以yĭ上shàng
  2. 鉱kuàng物wù成chéng分fēnの 0% から 50% が粘zhān土tŭで有yoŭ機jī物wùが 20% から 30%
  3. 鉱kuàng物wù成chéng分fēnの 50% 以yĭ上shàngが粘zhān土tŭで有yoŭ機jī物wùが 30% 以yĭ上shàng[40]

構goù造zaò

[編biān集jí]

土tŭ壌răngの砂shā、シルト、粘zhān土tŭ成chéng分fēnが集jíまって塊kuaìとなることで団tuán粒lì（aggregate）が形xíng成chéngされ、団tuán粒lìがさらに大dàきな塊kuaìとなった構goù造zaòはペッド（ped）と呼hūばれる。土tŭ粒lì子zĭが有yoŭ機jī物wù、酸suān化huà鉄tiě、炭tàn酸suān塩yán、粘zhān土tŭ、二èr酸suān化huàケイ素sùによって粘zhān着zhaóし、凍dòng結jié融róng解jiěと湿shī潤rùn乾qián燥zaò過guò程chéngによって団tuán粒lìが分fēn解jiěし[41]、土tŭ壌răng動dòng物wù、土tŭ壌răng微weī生shēng物wùのコロニーと植zhí物wùの根gēnの先xiān端duānによって団tuán粒lìが形xíng成chéngされる[42]、といったようなメカニズムによって、土tŭ壌răngは明míng瞭liaòな幾jĭ何hé学xué的de形xíng状zhuàngを形xíng成chéngする[43][44]。ペッドは様yàng々な形xíngへと発fā展zhănする[45]。土tŭ塊kuaì (soil clod) はペッドのように形xíng成chéngされたものではなく、耕gēng起qĭのような土tŭ壌răngへの機jī械xiè的deな撹jiaŏ乱luànによってできたものである。土tŭ壌răng構goù造zaòは通tōng気qì性xìng、水shuĭ移yí動dòng、熱rè移yí動dòng、植zhí物wùの根gēnの成chéng長cháng、土tŭ壌răng侵qīn食shíへの耐naì久jiŭ性xìngに影yĭng響xiăngを及jíぼす[46]。一yī方fāng、水shuĭは土tŭ壌răng構goù造zaòに強qiángい影yĭng響xiăngを与yŭえる。直zhí接jiē的deには、鉱kuàng物wùを溶róng解jiěし降jiàng雨yŭによって供gōng給geĭし、団tuán粒lìをスレーキング (en) によって機jī械xiè的deに破pò壊huaìする[47]。間jiān接jiē的deには、植zhí物wù、動dòng物wù、微weī生shēng物wùの成chéng長chángを促cù進jìnする。

土tŭ壌răng構goù造zaòは土tŭ性xìng、有yoŭ機jī物wù量liàng、微weī生shēng物wùの活huó動dòng、過guò去qùの土tŭ壌răng生shēng成chéng過guò程chéng、人rén間jiānの利lì用yòng履lw歴lì、土tŭ壌răng生shēng成chéngの化huà学xué的deおよび鉱kuàng物wù学xué的de条tiaó件jiànを知zhīるための手shoŭがかりとなる。土tŭ性xìngは鉱kuàng物wù組zŭ成chéngによって決juéまる変biàn化huàしない性xìng質zhíであって農nóng業yè活huó動dòngによって変biàn化huàしないが、土tŭ壌răng構goù造zaòは農nóng作zuò業yèのやり方fāngや時shí期qīによって発fā達dáさせることも壊huaìすこともできる[43]。

土tŭ壌răng構goù造zaòの分fēn類leì[48][49]

  1. 形xíng状zhuàng: ペッドの形xíngと配peì列lièによって区qū分fēnする。
    1. 板băn状zhuàng (Platy): 厚hoùさ 1–10 mm のペッドが平píng板băn状zhuàngに重zhòngなる。森sēn林lín土tŭ壌răngのA層céngと池chíの沈shěn積jī物wùに見jiànられる。
    2. 柱zhù状zhuàng (Prismatic): 鉛qiān直zhíに長chángく、幅fúは 10–100 mm である。上shàng部bùが平píngらな角jiaŏ柱zhù状zhuàng (Prismatic) と上shàng部bùが円yuán形xíngの円yuán柱zhù状zhuàng (Columnar) に分fēnかれる。ナトリウム土tŭ壌răngのB層céngに粘zhān土tŭが集jí積jīすると生shēngじやすい。
    3. 塊kuaì状zhuàng (Blocky): 不bù完wán全quánな 5–50 mm の立lì方fāng体tĭの角jiaŏ形xíngのペッド。鋭ruìい角jiaŏを持chíつ角jiaŏ塊kuaì状zhuàng (Angular) と滑huáらかな角jiaŏを持chíつ亜yà角jiaŏ塊kuaì状zhuàng (Subangular) に分fēnかれる。粘zhān土tŭが集jí積jīしたB層céngに生shēngじやすく、水shuĭの浸jìn透toùが少shaŏないことを示shì唆suōしている。
    4. 粒lì状zhuàng (Granular): 1–10 mm の多duō面miàn体tĭの長cháng球qiú状zhuàngのペッド。粒lì状zhuàng (Granular) と屑xiè粒lì状zhuàng (団tuán粒lì状zhuàng; Crumb) に分fēnかれ、屑xiè粒lì状zhuàngの方fāngがより多duō孔kŏng質zhíで理lĭ想xiăng的deであるとされる。有yoŭ機jī物wùがあるA層céngでよく見jiànられる。
  2. 大dàきさ: ペッドの最zuì小xiaŏ径jìngによって区qū分fēnする。ペッドの形xíng状zhuàngによって大dàきさの分fēn類leìが異yìなる。
    1. 細xì: <1 mm の板băn状zhuàngか粒lì状zhuàng; <5 mm の塊kuaì状zhuàng; <10 mm の柱zhù状zhuàng
    2. 小xiaŏ: 1–2 mm の板băn状zhuàngか粒lì状zhuàng; 5–10 mm の塊kuaì状zhuàng; 10–20 mm の柱zhù状zhuàng
    3. 中zhōng: 2–5 mm の板băn状zhuàngか粒lì状zhuàng; 10–20 mm の塊kuaì状zhuàng; 20-50 の柱zhù状zhuàng
    4. 大dà: 5–10 mm の板băn状zhuàngか粒lì状zhuàng; 20–50 mm の塊kuaì状zhuàng; 50–100 mm の柱zhù状zhuàng
    5. 極jí大dà: >10 mm の板băn状zhuàngか粒lì状zhuàng; >50 mm の塊kuaì状zhuàng; >100 mm の柱zhù状zhuàng
  3. 発fā達dá程chéng度dù: すなわちペッド内neìの密mì着zhaó度dùであり、強qiáng度dùと安ān定dìng性xìngをもたらす。
    1. 弱ruò度dù: 弱ruòい結jié合héはペッドが砂shā、シルト、粘zhān土tŭへと分fēn解jiěされやすい。
    2. 中zhōng度dù: 未weì撹jiaŏ乱luàn土tŭ壌răngではペッドが明míng瞭liaòではないが、撹jiaŏ乱luànすると団tuán粒lì、いくらかの壊huaìれた団tuán粒lì、わずかな団tuán粒lì化huàされていない土tŭ壌răngに分fēnかれる。これが理lĭ想xiăng的deな状zhuàng態taìであるとされる。
    3. 強qiáng度dù: 土tŭ壌răng層céng位weìを観guān察cháしている時shí点diănで明míng瞭liaòなペッドが見jiànられ、簡jiăn単dānには壊huaìれない。
    4. 無wú構goù造zaò: 土tŭ壌răngが粘zhān土tŭ板bănのように大dàきな塊kuaìにしっかりと固gù着zhaóされているか、砂shāのように全quánく結jié合héがない。

最zuìも大dàきなスケールでは、土tŭ壌răng構goù造zaòは粘zhān土tŭ鉱kuàng物wùの膨péng潤rùnと収shoū縮suōによって形xíng成chéngされる。初chū期qīは水shuĭ平píng方fāng向xiàngに働dòngき、垂chuí直zhí方fāng向xiàngの角jiaŏ柱zhùのペッドを形xíng成chéngする。この機jī構goùはバーティソル (en) という種zhŏng類leìの土tŭ壌răngに特tè徴zhēng的deである[50]。粘zhān土tŭ質zhí土tŭ壌răngは、土tŭ壌răng表biaŏ面miànからの水shuĭの蒸zhēng発fā速sù度dùの差chaīが大dàきいため、水shuĭ平píng方fāng向xiàngの亀guī裂lièを生shēngじ、土tŭ壌răngの柱zhùを塊kuaì状zhuàngのペッドへと分fēn解jiěする[51]。根gēn、小xiaŏ動dòng物wù、虫chóng、凍dòng結jié融róng解jiěが大dàきなペッドをより小xiaŏさい球qiú形xíngに近jìnいペッドへと分fēn解jiěする[42]。

より小xiaŏさいスケールでは、植zhí物wùの根gēnは大dàきな間jiān隙xì（マクロポア）の中zhōngを伸shēn長chángして水shuĭを吸xīい上shàngげるため[52]、マクロポアの体tĭ積jīを大dàきくして間jiān隙xì率lwを小xiaŏさくし[53]、団tuán粒lìをより小xiaŏさくする[54]。それと同tóng時shíに、根gēn毛maóと菌jùn類leìの菌jùn糸mìはペッドを破pò壊huaìしながら小xiaŏさな通tōngり道daòを作zuòる[55][56]。

さらに小xiaŏさいスケールの土tŭ壌răngの団tuán粒lì化huàは、細xì菌jùnや菌jùn類leìが粘zhān質zhíの多duō糖táng類leìを生shēng成chéngして土tŭ粒lì子zĭを結jié合héして小xiaŏさなペッドを作zuòることによって進jìn行xíngする[57]。細xì菌jùnや菌jùn類leìの栄róng養yăng源yuánとなる有yoŭ機jī物wùを加jiāえることで、このような望wàngましい土tŭ壌răng構goù造zaòの形xíng成chéngを促cù進jìnすることができる[58]。

最zuìも小xiaŏさなスケールでは、化huà学xué的de性xìng質zhíが土tŭ粒lì子zĭの団tuán粒lì化huàと分fēn散sànに影yĭng響xiăngする。粘zhān土tŭ粒lì子zĭは多duō価jià陽yángイオンを持chíつため粘zhān土tŭ層céngの表biaŏ面miànに負fùの電diàn荷héが生shēngじる[59]。それと同tóng時shíに、板băn状zhuàng粘zhān土tŭ粒lì子zĭの端duānにはわずかな正zhèngの電diàn荷héがあるため、端duānが他tāの粘zhān土tŭ表biaŏ面miànの負fùの電diàn荷héにくっつき凝níng集jíする（塊kuaìになる）[60]。一yī方fāngで、ナトリウムのような1価jiàイオンが多duō価jià陽yángイオンと置zhì換huànすると粘zhān土tŭ粒lì子zĭの端duānの正zhèng電diàn荷héが弱ruòくなり、表biaŏ面miànの負fù電diàn荷héが比bĭ較jiaò的de強qiángくなる。そのため粘zhān土tŭ表biaŏ面miànの負fù電diàn荷héのみが残cánって粘zhān土tŭ粒lì子zĭ同tóng士shìはお互hùいに負fù電diàn荷héの電diàn気qì的de力lìによって反făn発fāし、お互hùいの距jù離líが離líれ、凝níng集jíしていた粘zhān土tŭが分fēn散sànする[61]。その結jié果guŏ、粘zhān土tŭは分fēn散sànしてペッドの間jiān隙xìに集jí積jīして、間jiān隙xìが閉bì塞saīする。このようにして土tŭ壌răng中zhōngの間jiān隙xì構goù造zaòが破pò壊huaìされて、土tŭ壌răngは空kōng気qìと水shuĭを通tōngさなくなる[62]。そのようなソーダ質zhí土tŭ (en) は表biaŏ面miànに円yuán柱zhù状zhuàngのペッドを形xíng成chéngする[63]。

密mì度dù

[編biān集jí]
土tŭ壌răngの仮jiă比bĭ重zhòngの例lì[64]。間jiān隙xì率lwは土tŭ粒lì子zĭ密mì度dù 2.7 g/cm3 として計jì算suànした。ただし泥ní炭tàn土tŭの土tŭ粒lì子zĭ密mì度dùは推tuī定dìngした。
土tŭ壌răngとその状zhuàng態taì 仮jiă比bĭ重zhòng (g/cm3) 間jiān隙xì率lw (%)
綿mián畑tiánの耕gēng起qĭされた表biaŏ土tŭ 1.3 51
トラクターの車chē輪lúnが通tōng過guòした畝mŭ間jiān 1.67 37
深shēnさ 25 cm の硬yìng盤pán 1.7 36
硬yìng盤pánの下xiàの不bù撹jiaŏ乱luàn土tŭ壌răng、粘zhān土tŭローム 1.5 43
ポプラの森sēnの下xiàの礫lì質zhíのシルトローム土tŭ壌răng 1.62 40
表biaŏ層céngのローム砂shā質zhí土tŭ 1.5 43
分fēn解jiěされた泥ní炭tàn土tŭ 0.55 65
黒heīボク土tŭ 0.5 - 0.8[65] 70 - 80

典diăn型xíng的deな土tŭ壌răngの土tŭ粒lì子zĭ密mì度dùは 2.60 から 2.75 g/cm3 であり、土tŭ粒lì子zĭ密mì度dùは通tōng常cháng変biàn化huàしない[10]。土tŭ粒lì子zĭ密mì度dùは有yoŭ機jī物wù量liàngが多duōい土tŭ壌răngでは小xiaŏさく[66]、酸suān化huà鉄tiě量liàngが多duōい土tŭ壌răngでは大dàきい[67]。土tŭ壌răngの仮jiă比bĭ重zhòng（乾qián燥zaò密mì度dù）は土tŭ壌răngの乾qián燥zaò質zhí量liàngを体tĭ積jīで割gēった値zhíである。すなわち、その土tŭ壌răng体tĭ積jī中zhōngの空kōng気qìと有yoŭ機jī物wùを含hánむ。したがって土tŭ壌răngの仮jiă比bĭ重zhòngは常chángに土tŭ粒lì子zĭ密mì度dùよりも小xiaŏさく、土tŭ壌răngの締dìめ固gùめ程chéng度dùを示shìす良liángい指zhĭ標biaōとなる[68]。土tŭ壌răngの仮jiă比bĭ重zhòngは耕gēng起qĭされたロームでは 1.1 から 1.4 g/cm3 である(水shuĭは 1.0 g/cm3)[69]。土tŭ粒lì子zĭ密mì度dùとは異yìなり、ある土tŭ壌răngの仮jiă比bĭ重zhòngは極jíめてばらつきが大dàきく、土tŭ壌răng生shēng物wùの活huó動dòngおよび土tŭ壌răng管guăn理lĭと強qiángい関guān係xìがある[70]。しかし、団tuán粒lìの種zhŏng類leìや大dàきさによっては、ミミズが土tŭ壌răngの仮jiă比bĭ重zhòngを増zēng加jiāあるいは減jiăn少shaŏさせる可kě能néng性xìngがあることが示shìされている[71]。仮jiă比bĭ重zhòngが小xiaŏさいからといって、必bìずしも植zhí物wùの生shēng育yùに適shìしていることを示shìしているわけではない。土tŭ性xìngや土tŭ壌răng構goù造zaòによる影yĭng響xiăngも考kaŏえる必bì要yaòがあるためである[72]。仮jiă比bĭ重zhòngが大dàきいことは土tŭ壌răngが締dì固gùめられているか、砂shā、シルト、粘zhān土tŭが混húnざることによって小xiaŏさな粒lì子zĭが大dàきな粒lì子zĭの間jiān隙xìに入rùり込んでいることを示shìしている[73]。そのため土tŭ壌răngの多duō孔kŏng質zhí体tĭとしてのフラクタル次cì元yuánと仮jiă比bĭ重zhòngの間jiānには正zhèngの相xiāng関guānがあり[74]、土tŭ壌răng動dòng物wùが作zuòった構goù造zaòが存cún在zaìしないシルト質zhí粘zhān土tŭロームは透toù水shuĭ係xì数shùが低dīいことが説shuō明míngされる[75]。

間jiān隙xì

[編biān集jí]

間jiān隙xì（孔kŏng隙xì、空kōng隙xì）は土tŭ壌răng体tĭ積jīの中zhōngで鉱kuàng物wùや有yoŭ機jī物wùのような固gù体tĭによって占zhānめられていない部bù分fēnであり、空kōng気qìか水shuĭによって占zhānめられている。生shēng産chăn力lìのある中zhōng程chéng度dùの土tŭ性xìngの土tŭ壌răngでは、間jiān隙xìは土tŭ壌răng体tĭ積jīの50%程chéng度dùを占zhānめる[76]。間jiān隙xìの大dàきさは大dàきな幅fúがある。最zuìも小xiaŏさなもの (<0.1 µm) はクリプトポア (cryptopore) で、水shuĭを保baŏ持chíする力lìがとても強qiángいため植zhí物wùは利lì用yòngできない。植zhí物wùが利lì用yòngする水shuĭは、より大dàきいウルトラマイクロポア (ultramicropore) やメソポア (mesopore) (0.1-75 µm) の水shuĭである。さらに大dàきいマクロポア (>75 µm) は、圃pŭ場cháng容róng水shuĭ量liàngにおいて空kōng気qìで満mănたされている。

土tŭ性xìngは最zuì小xiaŏ間jiān隙xìの総zŏng体tĭ積jīを決juéめる[77]。すなわち、粘zhān土tŭは砂shāよりも小xiaŏさな間jiān隙xìを持chíち、透toù水shuĭ性xìngは極jíめて低dīいのにもかかわらず[78]、間jiān隙xìの総zŏng体tĭ積jīは砂shāよりも大dàきい[79]。土tŭ壌răng構goù造zaòは土tŭ壌răngの通tōng気qì性xìng、大dàきな間jiān隙xìへの影yĭng響xiăngが強qiángいため、水shuĭの浸jìn透toùと排paí水shuĭに影yĭng響xiăngを与yŭえる[80]。耕gēng起qĭは大dàきな間jiān隙xìの数shùを増zēngやすという一yī時shí的deなメリットがあるものの、土tŭ壌răng団tuán粒lìが破pò壊huaìされることによりすぐに劣liè化huàする[81]。

間jiān隙xì径jìng分fēn布bùは植zhí物wùや他tāの生shēng物wùによる水shuĭと酸suān素sùの得déやすさに影yĭng響xiăngする。大dàきな連lián続xùした間jiān隙xìは空kōng気qì、水shuĭ、溶róng解jiěした栄róng養yăng分fēnを速sùやかに移yí動dòngさせて供gōng給geĭし（透toù水shuĭ性xìng）、小xiaŏさな間jiān隙xìは降jiàng雨yŭや灌guàn漑gaìのような水shuĭが供gōng給geĭされる事shì象xiàngの間jiānに水shuĭを蓄xùえる（保baŏ水shuĭ性xìng）[82]。間jiān隙xì径jìngに幅fúがあることにより、間jiān隙xìは様yàng々な大dàきさの空kōng間jiānに分fēnかれて、多duōくの微weī生shēng物wùや動dòng物wùが居jū住zhù空kōng間jiānが分fēnかれているために直zhí接jiē的deな競jìng合héをしないという効xiaò果guŏもある。そのため、土tŭ壌răngには非feī常chángに多duōくの生shēng物wù種zhŏngが生shēng存cúnしているだけでなく、機jī能néng的deにも似sì通tōngっている種zhŏng（通tōng常chángであれば競jìng合héするために淘taó汰taìされてしまうような種zhŏng）が同tóngじ土tŭ壌răng中zhōngに共gòng存cúnできるということが説shuō明míngできる[83]。

コンシステンシー

[編biān集jí]
→詳xiáng細xìは「コンシステンシー (土tŭ質zhí)」を参cān照zhaò

コンシステンシーは土tŭ壌răngが自zì分fēn自zì身shēnあるいは他tāの物wù質zhíに粘zhān着zhaóする力lìであり、変biàn形xíngや破pò壊huaìに対duì抗kàngする力lìである。農nóng耕gēngの問wèn題tíをおおまかに予yŭ測cèするため[84]、あるいは土tŭ質zhí力lì学xuéで使shĭわれる[85]。国guó際jì連lián合hé食shí糧liáng農nóng業yè機jī関guān（FAO）によれば、コンシステンシーは3種zhŏng類leìの水shuĭ分fēn状zhuàng態taìで測cè定dìngする[86]。湿shī潤rùn状zhuàng態taìでは粘zhān性xìngと塑sù性xìngを評píng価jiàし、乾qián燥zaò状zhuàng態taìでは土tŭ壌răng試shì料liaòをこすることで土tŭ壌răngの「ちぎれにくさ」を試shì験yànする。湿shī潤rùn状zhuàng態taìにおけるせん断duàn力lìに対duìする抵dĭ抗kàngは指zhĭの圧yā力lìで評píng価jiàする。さらに、結jié合héコンシステンシー (cemented consistency) は粘zhān土tŭ以yĭ外waìの炭tàn酸suānカルシウム、二èr酸suān化huàケイ素sù、酸suān化huà物wùや塩yánなどの結jié合hé物wù質zhíに依yī存cúnし、水shuĭ分fēn状zhuàng態taìはこの評píng価jiàには影yĭng響xiăngしない。コンシステンシーの境jìng界jièの評píng価jiàは、土tŭ壌răngの状zhuàng態taìのみかけの感găn触chùを使shĭうため、pH のような他tāの測cè定dìng値zhíと比bĭべると主zhŭ観guān的deになる。日rì本běnペドロジー学xué会huìは、粘zhān着zhaó性xìngと可kě塑sù性xìngを判pàn定dìngする指zhĭ標biaōをまとめている[87]。

土tŭ壌răngのコンシステンシーはビルディングや道daò路lùを支zhī持chíする力lìを見jiàn積jīもるために有yoŭ用yòngである。建jiàn設shèをする前qiánには、しばしば土tŭ壌răngの強qiángさがより正zhèng確quèに測cè定dìngされる。土tŭ質zhí工gōng学xué会huìが1973年niánに提tí案ànした日rì本běn統tŏng一yī土tŭ質zhí分fēn類leì法făでは、液yè性xìng限xiàn界jièと塑sù性xìng限xiàn界jièが土tŭ壌răngのコンシステンシーを評píng価jiàする指zhĭ標biaōとして取qŭり入rùれられた。土tŭの液yè性xìng限xiàn界jièと塑sù性xìng限xiàn界jièの試shì験yàn法făについては、JIS A 1205 に規guī定dìngされている[88]。

温wēn度dù

[編biān集jí]

土tŭ壌răngの温wēn度dùは吸xī収shoūする熱rè量liàngと損sŭn失shīする熱rè量liàngの比bĭに依yī存cúnする[89]。土tŭ壌răngの平píng均jūn温wēn度dùは生shēng物wù群qún系xìによっても異yìなり -10 から 26 °C である[90]。土tŭ壌răng温wēn度dùは発fā芽yá[91]、種zhŏngの休xiū眠mián (en) からの回huí復fù[92][93]、植zhí物wùと根gēnの成chéng長cháng[94]、栄róng養yăng分fēnの可kě給geĭ性xìng[95] を制zhì御yùする。土tŭ壌răng温wēn度dùの季jì節jié変biàn化huà、月yuè変biàn化huà、日rì変biàn化huàは重zhòng要yaòであり、変biàn化huàする幅fúは深shēnいほど小xiaŏさくなる[96]。土tŭ壌răngをマルチングによって被beì覆fùすると、夏xiàの温wēn度dù上shàng昇shēngを遅chíらせ、土tŭ壌răng表biaŏ面miànの温wēn度dù変biàn化huàを抑yì制zhìすることができる[97]。

多duōくの場cháng合héに、農nóng業yèでは土tŭ壌răng温wēn度dùに適shì合héさせるための作zuò業yèが必bì要yaòとなる。たとえば、

  1. 発fā芽yáと成chéng長chángが最zuì大dà化huàするような植zhí付fùけの時shí期qīを選xuănぶ（日rì照zhaò時shí間jiānにもよる）[98]。
  2. 10 °C 以yĭ下xiàの土tŭ壌răngで使shĭ用yòngするアンモニアの使shĭ用yòng量liàngを最zuì適shì化huàする[99]。
  3. 土tŭ壌răngの凍dòng結jiéによって土tŭが持chíち上shàngげられる凍dòng上shàngによって根gēnが浅qiănい植zhí物wùが被beì害haìを受shoùけることを防fángぐ[100]。
  4. 飽baŏ和hé土tŭが凍dòng結jiéすることにより理lĭ想xiăng的deな土tŭ壌răng構goù造zaòが壊huaìされることを防fángぐ[101]。
  5. 植zhí物wùによるリンの吸xī収shoūを促cù進jìnする[102]。

土tŭ壌răng温wēn度dùを上shàng昇shēngさせるためには土tŭ壌răngを乾qián燥zaòさせるか[103] 透toù明míngなプラスチックでマルチングする[104]。有yoŭ機jī物wùによるマルチングは土tŭ壌răngの温wēn度dù上shàng昇shēngを抑yìえる[97]。

土tŭ壌răng温wēn度dùに影yĭng響xiăngを与yŭえる要yaò因yīnには様yàng々なものがある。たとえば、水shuĭ分fēn量liàng[105]、土tŭの色sè[106]、土tŭ地dìの起qĭ伏fú（傾qīng斜xiéの角jiaŏ度dùと向xiàngき、高gaōさ）[107]、土tŭ壌răng被beì覆fù（日rì陰yīnと断duàn熱rè）、そして気qì温wēnである[108]。地dì表biaŏを覆fùっているもの（植zhí生shēngなど）の色sèと断duàn熱rè性xìng能néngが土tŭ壌răng温wēn度dùに強qiángい影yĭng響xiăngを与yŭえる[109]。土tŭの色sèが黒heīいものよりは白baíくなるほどアルベドが大dàきく、太taì陽yáng光guāngをよく反făn射shèするために土tŭ壌răng温wēn度dùが低dīくなる[106]。土tŭ壌răngの比bĭ熱rè容róng量liàngは1gの土tŭ壌răngの温wēn度dùを1 °C上shàngげるために必bì要yaòなエネルギーである。乾qián燥zaò土tŭ壌răngよりも水shuĭの比bĭ熱rè容róng量liàngが大dàきいため、水shuĭ分fēn量liàngが大dàきくなると比bĭ熱rè容róng量liàngが増zēng加jiāする[110]。水shuĭの比bĭ熱rè容róng量liàngはおよそ1 cal g−1 K−1 であり、乾qián燥zaò土tŭ壌răngの比bĭ熱rè容róng量liàngはおよそ 0.2 cal g−1 K−1であるため、湿shī潤rùn土tŭ壌răngの比bĭ熱rè容róng量liàngは 0.2 から 1 cal g−1 K−1 (0.8 から 4.2 J g−1 K−1) である[111]。また、水shuĭが蒸zhēng発fāするときには蒸zhēng発fā熱rèとして大dà量liàngのエネルギー (25 ℃ で 2442 J g−1) が奪duóわれる。そのため、通tōng常chángは湿shī潤rùn土tŭ壌răngは乾qián燥zaò土tŭ壌răngよりも温wēn度dùが上shàng昇shēngしにくく、湿shī潤rùn土tŭ壌răngは乾qián燥zaò土tŭ壌răngよりも表biaŏ面miàn温wēn度dùが 3 から 6 °C 低dīい[112]。

土tŭ壌răngの熱rè流liú束shùは土tŭ壌răng中zhōngの2点diăn間jiānの温wēn度dù差chaīによって熱rèエネルギーが移yí動dòngする速sù度dùである。熱rè流liú束shù密mì度dùは土tŭ壌răngの単dān位weì面miàn積jīを単dān位weì時shí間jiānに通tōng過guòするエネルギーであり、量liàngと方fāng向xiàngを持chíつ。単dān純chúnかつ応yīng用yòng範fàn囲weíが広guăngいケースとして、鉛qiān直zhí方fāng向xiàngに土tŭ壌răng表biaŏ面miànから流liú入rùあるいは流liú出chūする熱rè伝yún導daŏについて、熱rè流liú束shù密mì度dùは

記jì号haòの意yì味weìと国guó際jì単dān位weì系xìによる単dān位weìは

は熱rè流liú束shù密mì度dù (W·m−2)
は土tŭ壌răngの熱rè伝yún導daŏ率lw (W·m−1·K−1) であり、熱rè伝yún導daŏ率lwは定dìng数shùとすることもあり、土tŭ壌răng表biaŏ面miànからある深shēnさまでの平píng均jūn値zhíが使shĭわれることもある。
は熱rè流liú束shù密mì度dùを計jì算suànする土tŭ壌răngの2点diăn間jiānの温wēn度dù差chaī (K)
は熱rè流liú束shù密mì度dùを計jì算suànする土tŭ壌răngの2点diăn間jiānの距jù離lí (m) であり、x は下xià方fāngに向xiàngかって正zhèngとする。

熱rè流liú束shùの方fāng向xiàngは温wēn度dù勾goū配peìとは逆nìになるため、マイナスの符fú号haòがついている。すなわち、深shēnさ x よりも表biaŏ面miànの温wēn度dùが高gaōければ、マイナスの符fú号haòがついていることにより熱rè流liú束shù q は正zhèngの値zhíを取qŭり、熱rèは土tŭ壌răng中zhōngに入rùってくることを意yì味weìすることとなる。

土tŭ壌răngの成chéng分fēnと熱rè伝yún導daŏ率lw[26]
成chéng分fēn 熱rè伝yún導daŏ率lw (W·m‐1·K‐1)
石shí英yīng 8.8
粘zhān土tŭ 2.9
有yoŭ機jī物wù 0.25
水shuĭ 0.57
氷bīng 2.4
空kōng気qì 0.025
乾qián燥zaò土tŭ壌răng 0.2 - 0.4
湿shī潤rùn土tŭ壌răng 1 - 3

土tŭ壌răng温wēn度dùは発fā芽yáの初chū期qīにおける生shēng育yùにとって重zhòng要yaòである[113]。土tŭ壌răng温wēn度dùは根gēnの解jiě剖poū学xué的deおよび形xíng態taì学xué的de特tè徴zhēngに影yĭng響xiăngを与yŭえる[114]。温wēn度dùが低dī下xiàすると水shuĭと原yuán形xíng質zhíの粘zhān性xìngが上shàng昇shēngするため、土tŭ壌răngと根gēnの全quánての物wù理lĭ化huà学xué生shēng物wù的de過guò程chéngに土tŭ壌răng温wēn度dùは影yĭng響xiăngする[115]。一yī般bānに、地dì上shàngでカナダトウヒが生shēng育yùするような気qì候hoùであれば、カナダトウヒの根gēnが生shēng育yùできるだけの土tŭ壌răng温wēn度dùがある。そのため、カナダの一yī部bùの永yŏng久jiŭ凍dòng土tŭ地dì帯daìではカナダトウヒが生shēng育yùし[116]、針zhēn葉xié樹shùの木mù化huàしていない若ruòい根gēnは凍dòng結jiéに対duìする耐naì性xìngがほとんどないが[117]、木mù化huàして二èr次cì細xì胞baō壁bìによって守shoŭられているカナダトウヒの根gēnは 5〜20 °C では影yĭng響xiăngを受shoùけなかった[118]。

木mùの根gēnにとって最zuì適shìな温wēn度dùは一yī般bānに 10 から 25 °C の範fàn囲weíであり[119]、トウヒでもその範fàn囲weíである[120]。2週zhoū間jiān成chéng長chángした白baíいトウヒの苗miaóを 15, 19, 23, 27, 31 °C で生shēng育yùしたところ、苗miaó条tiaóの高gaōさと乾qián燥zaò質zhí量liàng、茎jīngの直zhí径jìng、根gēnの伸shēn長cháng、体tĭ積jīと乾qián燥zaò質zhí量liàngは、全quánて19 °C で最zuì大dàとなった [121]。

しかし、trembling aspen や balsam poplar のようなポプラでは 5 から 25 °C までの土tŭ壌răng温wēn度dùと生shēng育yùに強qiángい正zhèngの相xiāng関guānが見jiànられるにもかかわらず、トウヒでは土tŭ壌răng温wēn度dùが上shàng昇shēngしてもほとんど変biàn化huàはない[120][122][123][124][125]。そのような低dī温wēnに対duìする反făn応yīng性xìngの低dīさは、多duōくのカナダ西xī部bùの針zhēn葉xié樹shùに共gòng通tōngしている[126]。

地dì球qiú温wēn暖nuăn化huàによって土tŭ壌răng温wēn度dùが上shàng昇shēngすることによる気qì候hoù変biàn動dòngへのフィードバック効xiaò果guŏについては、有yoŭ機jī物wùの分fēn解jiěが促cù進jìnされて気qì候hoù変biàn動dòngが促cù進jìnされるという正zhèngのフィードバック効xiaò果guŏと、二èr酸suān化huà炭tàn素sù貯zhŭ留liúを促cù進jìnして気qì候hoù変biàn動dòngが抑yì制zhìされるという負fùのフィードバックの2つが議yì論lùnされている[127]。最zuì大dàの懸xuán念niànは永yŏng久jiŭ凍dòng土tŭが融róng解jiěして貯zhŭ留liúされていた炭tàn素sùが放fàng出chūされ[128]、生shēng態taì系xìが崩bēngれることである[129]。

色sè

[編biān集jí]

土tŭを見jiànる時shíには、まず土tŭの色sè (en) に印yìn象xiàngづけられることが多duōい。鮮xiān明míngな色sèと対duì照zhaò的deなパターンがあれば、特tèに注zhù目mùされる。アメリカ合hé衆zhòng国guóのレッド川chuānは赤chì土tŭが侵qīn食shíされた堆duī積jī物wùを運yùnぶ。中zhōng国guóの黄huáng河héは黄huáng土tŭが侵qīn食shíされた黄huáng色sèい堆duī積jī物wùを運yùnぶ。グレートプレーンズのモリソル (en) は有yoŭ機jī物wùに富fùみ、暗àn褐hè色sèである。タイガのポドゾルは酸suān性xìngと溶róng脱tuōのために明míng瞭liaòな層céngを形xíng成chéngする。

土tŭの色sèは一yī般bānに有yoŭ機jī物wù量liàng、排paí水shuĭ条tiaó件jiàn、酸suān化huàの度dù合héいによって決juéまる。土tŭの色sèは簡jiăn単dānに認rèn識shìできるが土tŭ壌răngの性xìng質zhíを推tuī測cèするためにはほとんど役yìに立lìたない[130]。土tŭ壌răng断duàn面miàn観guān察cháにおいて土tŭ壌răng層céng位weìの境jìng界jièを見jiàn分fēnける時shíには役yìに立lìつ[131]。土tŭ壌răng層céng位weìによる色sèの違weíいは、土tŭ壌răngの母mŭ材caí[132]、水shuĭ分fēn量liàngと浸jìn水shuĭ条tiaó件jiàn[133]、土tŭ壌răng中zhōngの有yoŭ機jī物wù[134]、酸suān化huà鉄tiě[135]、粘zhān土tŭ[136] の量liàngの定dìng性xìng的deな指zhĭ標biaōとなる。土tŭの色sèはマンセル・カラー・システムで 10YR3/4 のように記jì録lùされる。ここで 10YR3/4 の 10YR は色sè相xiāng、3 は明míng度dù、 4 は彩caĭ度dùを表biaŏす。マンセルの色sèの三sān属shŭ性xìng（色sè相xiāng、彩caĭ度dù、明míng度dù）は試shì料liaòで平píng均jūnして定dìng量liàng的deなパラメータとして取qŭり扱xīうことができて、土tŭ壌răng[137] や植zhí生shēng[138] の種zhŏng類leìと強qiángい相xiāng関guānを示shìす。

土tŭの色sèは主zhŭに土tŭ壌răng鉱kuàng物wùに影yĭng響xiăngを受shoùける。多duōくの土tŭの色sèは種zhŏng々の鉄tiě鉱kuàng物wùによるものである[135]。土tŭ壌răng断duàn面miànに発fā達dáする色sèの分fēn布bùは化huà学xué的deおよび生shēng物wù的de風fēng化huà、特tèに酸suān化huà還huán元yuán反făn応yīngによるものである[133]。土tŭ壌răngの母mŭ材caíの一yī次cì鉱kuàng物wùが風fēng化huàすると、元yuán素sùは新xīnしい様yàng々な色sèの化huà合hé物wùになる。鉄tiěは黄huáng色sèまたは赤chì色sèの二èr次cì鉱kuàng物wùとなり[139]、有yoŭ機jī物wùは黒heī色sèと褐hè色sèの腐fŭ植zhíとなり [140]、マンガン [141] と硫liú黄huáng[142] は黒heīい沈shěn殿diàn物wùを形xíng成chéngする。これらの色sè素sùは土tŭ壌răng中zhōngで様yàng々な色sèのパターンを作zuòる。酸suān素sùが豊fēng富fùな環huán境jìngでは均jūn一yīのあるいは緩huănやかな色sèの変biàn化huàを生shēngじるのに対duìし、酸suān素sùが乏fáしい環huán境jìngでは複fù雑záな斑bān点diăn模mó様yàngや色sèの集jí積jīを伴bànう速sùやかな色sèの流liúれが生shēngじる[143]。

電diàn気qì抵dĭ抗kàng

[編biān集jí]

土tŭ壌răngの電diàn気qì抵dĭ抗kàng (en) は土tŭ壌răngが電diàn流liúの伝yún導daŏを妨fángげる力lìを表biaŏすものである。土tŭ壌răngの電diàn気qì抵dĭ抗kàngは、土tŭ壌răngと接jiē触chùする金jīn属shŭ建jiàn造zaò物wùの電diàn気qì化huà学xué的de腐fŭ食shí (en) に影yĭng響xiăngする[144]。高gaōい含hán水shuĭ率lwあるいは高gaōい電diàn解jiě質zhí濃nóng度dùは電diàn気qì抵dĭ抗kàngを下xiàげて電diàn気qì伝yún導daŏを増zēng加jiāさせ、腐fŭ食shíの速sù度dùを上shàngげる[145][146]。土tŭ壌răngの電diàn気qì抵dĭ抗kàng値zhíは一yī般bānに 1 Ω·m（塩yán性xìng土tŭ壌răng）から 100000 Ω·m（結jié晶jīng質zhí岩yán上shàngの乾qián燥zaò土tŭ壌răng）までの幅fúがある[147]。

水shuĭ

[編biān集jí]
→詳xiáng細xìは「含hán水shuĭ率lw」および「水shuĭポテンシャル」を参cān照zhaò

フィールド（土tŭ地dì利lì用yòngを問wènわず農nóng地dì、森sēn林lín、原yuán野yěなどのある一yī定dìngの領lĭng域yù）に入rùった水shuĭは、表biaŏ面miàn流liú出chū、排paí水shuĭ、蒸zhēng発fā、蒸zhēng散sànによって除chú去qùされる[148]。表biaŏ面miàn流liú出chūは土tŭ壌răngの表biaŏ面miànをフィールドの端duānまで流liúれる水shuĭである。排paí水shuĭは土tŭ壌răng中zhōngを下xià方fāngに流liúれるか地dì下xiàを通tōngってフィールドの端duānまで流liúれる水shuĭである。フィールドからの蒸zhēng発fā損sŭn失shīはフィールドの表biaŏ面miànから大dà気qìへ蒸zhēng発fāする水shuĭであり、蒸zhēng散sànは植zhí物wùから蒸zhēng発fāしてフィールドから失shīわれる水shuĭである。

水shuĭは土tŭ壌răng生shēng成chéng、土tŭ壌răng構goù造zaò、土tŭ壌răngの安ān定dìng性xìng、侵qīn食shíに影yĭng響xiăngを与yŭえるが、最zuì大dàの関guān心xīnは植zhí物wùへの影yĭng響xiăngである[149]。水shuĭが植zhí物wùにとって必bì須xūである4つの理lĭ由yoúを示shìす。

  1. 原yuán形xíng質zhíの 80%-95% が水shuĭである。
  2. 光guāng合hé成chéngにとって必bì須xūである。
  3. 栄róng養yăng素sùを溶róng解jiěして植zhí物wùの体tĭ内neìに取qŭり込み、全quán身shēnに運yùnぶ。
  4. 植zhí物wùの体tĭを支zhīえるための膨péng圧yāを発fā生shēngさせる。[150]

それに加jiāえて、水shuĭは鉱kuàng物wùを溶róng解jiěして運yùnんで再zaì度dù沈shěn殿diànさせる事shìで、土tŭ壌răng断duàn面miànの下xiàの方fāngまでを変biàn化huàさせる[151]。ローム土tŭでは、固gù相xiāngの体tĭ積jīは全quán体tĭの半bàn分fēnであり、ガスが4分fēnの1、水shuĭが残cánりの4分fēnの1であり[152]、マトリックポテンシャルに強qiángく依yī存cúnするものの、その水shuĭの中zhōngで半bàn分fēn程chéng度dùが多duōくの植zhí物wùにとって利lì用yòngできる水shuĭである[153]。

水shuĭ浸jìnしになったフィールドは重zhòng力lìによってまずは重zhòng力lì水shuĭを排paí水shuĭし、水shuĭ分fēn量liàngが圃pŭ場cháng容róng水shuĭ量liàngに達dáすると、水shuĭが土tŭ粒lì子zĭの表biaŏ面miànに粘zhān着zhaó・結jié合héする力lì、すなわち保baŏ水shuĭ力lìによってこれ以yĭ上shàng排paí水shuĭが進jìnみにくくなる[154]。その状zhuàng態taìでは、植zhí物wùは水shuĭを吸xīい上shàngげるために吸xī引yĭn圧yāをかける必bì要yaòがある[154][155]。この圃pŭ場cháng容róng水shuĭ量liàngの状zhuàng態taìから、植zhí物wùが利lì用yòngできる水shuĭの量liàngを有yoŭ効xiaò水shuĭ分fēn量liàngという[154][156]。有yoŭ効xiaò水shuĭ分fēn量liàngを利lì用yòngしきってしまうと、残cánりの水shuĭは植zhí物wùが吸xīい上shàngげる力lìが足zúりなくて利lì用yòngすることができないので、そのような植zhí物wùが利lì用yòngできない水shuĭの量liàngを無wú効xiaò水shuĭ分fēn量liàngという。その時shíの吸xī引yĭn圧yāは 1500 kPa (15 bar) の永yŏng久jiŭしおれ点diănであり、種zhŏngは発fā芽yáせず[157][154][158]、植zhí物wùはしおれてやがて枯kū死sĭする。水shuĭは重zhòng力lì、浸jìn透toù圧yā、毛maó細xì管guăn現xiàn象xiàngの影yĭng響xiăngを受shoùけて移yí動dòngする[159]。水shuĭが土tŭに入rùると、土tŭ壌răng中zhōngのマクロポアから空kōng気qìを浮fú力lìによって追zhuīい出chūし、団tuán粒lì中zhōngに空kōng気qìを封fēng入rùさせて団tuán粒lìを破pò壊huaìする。この現xiàn象xiàngをスレーキング (en) という[160]。

土tŭ壌răngが水shuĭを吸xī収shoūする速sù度dùは土tŭ壌răngの性xìng質zhíとその他tāの条tiaó件jiànに依yī存cúnする。植zhí物wùが成chéng長chángすると、根gēnはまず大dàきな間jiān隙xì（マクロポア）から水shuĭを取qŭり入rùれる。すぐに大dàきな間jiān隙xìは空kōng気qìだけになり、残cánりの水shuĭは中zhōng程chéng度dùあるいは小xiaŏさなサイズの間jiān隙xìにだけ存cún在zaìするようになる。最zuì小xiaŏ間jiān隙xìの水shuĭは土tŭ粒lì子zĭの表biaŏ面miànにあまりにも強qiángく結jié合héしていて、根gēnはそれを引yĭnきはがすだけの力lìを持chíっていない。そのため、土tŭ壌răng中zhōngの全quánての水shuĭが植zhí物wùにとって利lì用yòng可kě能néngでなく、利lì用yòng可kě能néngな水shuĭの量liàngは土tŭ性xìngに強qiángく依yī存cúnする[161]。土tŭ壌răngの間jiān隙xìが水shuĭで満mănたされている（飽baŏ和héしている）時shíには、排paí水shuĭとともに栄róng養yăng素sùが失shīわれるかもしれない[162]。排paí水shuĭにおける水shuĭ移yí動dòngでは、土tŭ壌răngは部bù分fēn的deに飽baŏ和héしていて、より乾qián燥zaòしている部bù分fēnに吸xī引yĭnされる[163]。多duōくの植zhí物wùにとって、必bì要yaòとする水shuĭのほとんどは植zhí物wùの葉xiéにおける蒸zhēng発fā（蒸zhēng散sàn）によって生shēngじる吸xī引yĭn圧yāによって供gōng給geĭされ、植zhí物wù内neì部bùと土tŭ壌răng溶róng液yèとの間jiānの浸jìn透toù圧yāの差chaīによって生shēngじる吸xī引yĭn圧yāによって供gōng給geĭされる水shuĭの量liàngは、それよりも少shaŏない[164][165]。植zhí物wùの根gēnは、土tŭ壌răng中zhōngのより水shuĭ分fēn量liàngが多duōい場cháng所suŏを選xuănんで、水shuĭを探tànしながら成chéng長chángする必bì要yaòがあるが [166]、根gēnの一yī部bùは乾qián燥zaòした土tŭ壌răngに水shuĭ分fēnを供gōng給geĭすることもできる[167]。水shuĭが不bù十shí分fēnであると作zuò物wùの収shoū量liàngに悪è影yĭng響xiăngを与yŭえる[168]。有yoŭ効xiaò水shuĭ分fēn量liàngのほとんどは蒸zhēng散sànによって植zhí物wù内neìに栄róng養yăng素sùを取qŭり入rùれるために用yòngいられる[169]。

土tŭ壌răng水shuĭは気qì候hoùのモデルと数shù値zhí的de気qì候hoù予yŭ測cèにとっても重zhòng要yaòである。全quán球qiú気qì候hoù観guān測cèシステム GCOS (en) では、50個gèの必bì須xū気qì候hoù変biàn数shù (ECV) の中zhōngの1つに土tŭ壌răng水shuĭ分fēnを定dìngめている[170]。土tŭ壌răng水shuĭ分fēnは土tŭ壌răng水shuĭ分fēnセンサー (en) によって測cè定dìngすることも、人rén工gōng衛weì星xīngのデータや水shuĭ文wénモデルから推tuī定dìngすることもできる。それぞれの方fāng法făには利lì点diănと欠qiàn点diănがあり、異yìなる方fāng法făを統tŏng合héすることで、ある方fāng法făの欠qiàn点diănを補bŭうことができる[171]。

保baŏ水shuĭ性xìng

[編biān集jí]
→詳xiáng細xìは「水shuĭ分fēn保baŏ持chí曲qŭ線xiàn」を参cān照zhaò

水shuĭ分fēn子zĭの水shuĭ素sù原yuán子zĭが土tŭ粒lì子zĭの酸suān素sù原yuán子zĭと結jié合héする力lì（分fēn子zĭ間jiān力lì）が、他tāの水shuĭ分fēn子zĭの酸suān素sù原yuán子zĭと結jié合héする力lìよりも強qiángい時shíに、水shuĭは土tŭ壌răngに保baŏ持chíされる[172]。フィールドが水shuĭ浸jìnしになると、土tŭ壌răngの間jiān隙xìは完wán全quánに水shuĭで満mănたされる。フィールドでは圃pŭ場cháng容róng水shuĭ量liàngまで重zhòng力lìによる排paí水shuĭが進jìnみ、小xiaŏさな間jiān隙xìは水shuĭで満mănたされ大dàきな間jiān隙xìは水shuĭとガスで満mănたされるようになる [173]。圃pŭ場cháng容róng水shuĭ量liàngは土tŭ粒lì子zĭの比bĭ表biaŏ面miàn積jīに依yī存cúnする[174]。そのため、重zhòng粘zhān土tŭや高gaō有yoŭ機jī質zhí土tŭ壌răngでは圃pŭ場cháng容róng水shuĭ量liàngが大dàきい[175]。純chún粋cuìな水shuĭを基jī準zhŭnとしたときの水shuĭの単dān位weì体tĭ積jīあたりのポテンシャルエネルギーの相xiāng対duì値zhíを水shuĭポテンシャルと言yánう。総zŏng水shuĭポテンシャルは、毛maó管guăn力lì（土tŭ粒lì子zĭと水shuĭとの間jiānの表biaŏ面miàn張zhāng力lì）によって生shēngじるマトリックポテンシャル、塩yán性xìng土tŭ壌răngでは浸jìn透toù圧yāによる浸jìn透toùポテンシャル、垂chuí直zhí方fāng向xiàngの水shuĭ移yí動dòngを扱xīう時shíには位weì置zhìエネルギーによる重zhòng力lìポテンシャルの合hé計jìである。土tŭ壌răngの水shuĭポテンシャルは通tōng常cháng、負fùの値zhíであるため、水shuĭポテンシャルのマイナスで定dìng義yìされるサクション（吸xī引yĭn圧yā）でも表biaŏされる。サクションは正zhèngの値zhíであり、土tŭ壌răngから水shuĭを追zhuīい出chūすために必bì要yaòな力lìであるとみなすことができる。水shuĭポテンシャルとサクションの単dān位weìは、 kPa (103 Pa)、bar (100 kPa)、cm H2O (およそ 0.098 kPa) である。サクション (cm H2O) の常cháng用yòng対duì数shùは pF と呼hūばれる[176]。したがって pF 3 = 1000 cm = 98 kPa = 0.98 bar である。

水shuĭが土tŭ壌răngに結jié合héする力lìが植zhí物wùにとっての利lì用yòngしやすさを決juéめる。吸xī着zhaó力lìが水shuĭを鉱kuàng物wùや腐fŭ植zhíの表biaŏ面miànに強qiángく結jié合héさせ、水shuĭ同tóng士shìの結jié合hé力lìはそれよりも小xiaŏさい。植zhí物wùの根gēnは土tŭ壌răngに吸xī着zhaóしているとても体tĭ積jīが小xiaŏさい水shuĭがあるところに侵qīn入rùすることがある。最zuì初chūは弱ruòい結jié合hé力lìによって保baŏ持chíされている水shuĭを吸xīい込むことができるが、そのような水shuĭ滴dīが吸xīい込まれてなくなってしまうにつれて、土tŭ壌răngに水shuĭが吸xī着zhaóする力lìの強qiángさは表biaŏ面miàn張zhāng力lìによって徐xú々に大dàきなサクションを生shēngじるようになり、やがて 1500 kPa (pF = 4.2) に到daò達dáする[177]。サクション 1500 kPa における土tŭ壌răng水shuĭの量liàngを永yŏng久jiŭしおれ点diănと言yánう。植zhí物wùは蒸zhēng散sànによって水shuĭが失shīわれ続xùけるため、永yŏng久jiŭしおれ点diănでは必bì要yaòな水shuĭを得déることができなくなり、植zhí物wùの膨péng圧yāが失shīわれてしおれる。ただし、特tèに乾qián燥zaòに対duìする適shì応yīngや順shùn応yīngがあると、気qì孔kŏngが閉bìじて蒸zhēng散sànが減jiănり、永yŏng久jiŭしおれ点diănからしおれるまでの時shí間jiānを遅chíらせることがある[178]。さらに乾qián燥zaòが進jìnむと、サクション 100 MPa (pF = 6) で風fēng乾qiánとなり、1000 MPa (pF = 7) で炉lú乾qiánとなる。永yŏng久jiŭしおれ点diănで残cánっている水shuĭを無wú効xiaò水shuĭ分fēn量liàngという[179]。

植zhí物wùの成chéng長chángにとって適shìしている土tŭ壌răng水shuĭ分fēn量liàngでは、大dàから中zhōngサイズの間jiān隙xìの水shuĭが土tŭ壌răng中zhōngを移yí動dòngして植zhí物wùにとって利lì用yòngしやすい状zhuàng態taìにある[161]。圃pŭ場cháng容róng水shuĭ量liàngと有yoŭ効xiaò水shuĭ分fēn量liàngは土tŭ壌răngの種zhŏng類leìによって異yìなる。砂shā質zhí土tŭは保baŏ水shuĭ量liàngが少shaŏなく、粘zhān土tŭは保baŏ水shuĭ量liàngが最zuìも大dàきい[175]。この表biaŏのように、シルトロームの有yoŭ効xiaò水shuĭ分fēn量liàngは体tĭ積jīで 20% 程chéng度dùであり、砂shāの有yoŭ効xiaò水shuĭ分fēn量liàngは 6% 程chéng度dùである。

様yàng々な土tŭ性xìngの土tŭ壌răngの永yŏng久jiŭしおれ点diăn、圃pŭ場cháng容róng水shuĭ量liàng、有yoŭ効xiaò水shuĭ分fēn量liàng (単dān位weì: 体tĭ積jī %)[180]
土tŭ性xìng 永yŏng久jiŭしおれ点diăn 圃pŭ場cháng容róng水shuĭ量liàng 有yoŭ効xiaò水shuĭ分fēn量liàng
砂shā 3.3 9.1 5.8
砂shā質zhíローム 9.5 20.7 11.2
ローム 11.7 27.0 15.3
シルト質zhíローム 13.3 33.0 19.7
粘zhān土tŭ質zhíローム 19.7 31.8 12.1
粘zhān土tŭ 27.2 39.6 12.4

上shàngの表biaŏは土tŭ性xìngごとの平píng均jūn値zhíである。

水shuĭ移yí動dòng

[編biān集jí]

水shuĭは重zhòng力lìと毛maó管guăn力lìと浸jìn透toù圧yāによって移yí動dòngする。圃pŭ場cháng容róng水shuĭ量liàngのサクション 33 kPa までは、水shuĭは重zhòng力lìと水shuĭ圧yāによって生shēngじる圧yā力lì勾goū配peìによって移yí動dòngし、これを飽baŏ和hé流liúと言yánう。サクションがそれよりも大dàきくなると、水shuĭ移yí動dòngは土tŭ壌răngの毛maó管guăn力lìによって湿shī潤rùn土tŭ壌răngから乾qián燥zaò土tŭ壌răngへと移yí動dòngする。これは水shuĭの土tŭ粒lì子zĭ表biaŏ面miànへの吸xī着zhaóによって生shēngじ、不bù飽baŏ和hé流liúと言yánう[181][182]。

土tŭ壌răng中zhōngの水shuĭの浸jìn透toùは以yĭ下xiàの6つの要yaò因yīnに制zhì御yùされる。

  1. 土tŭ性xìng。
  2. 土tŭ壌răng構goù造zaò。細xì粒lì土tŭの団tuán粒lì構goù造zaòは浸jìn透toùに好haŏましい。
  3. 有yoŭ機jī物wù量liàng。粗cū大dàな有yoŭ機jī物wùが良liángく、土tŭ壌răng表biaŏ面miànにあれば土tŭ壌răng構goù造zaòの破pò壊huaìとクラストの形xíng成chéngを防fángぐ。
  4. 硬yìng盤pánや基jī岩yánのような難nán透toù水shuĭ層céngまでの深shēnさ。
  5. 土tŭ壌răng中zhōngの水shuĭ分fēn量liàng。
  6. 土tŭ壌răngの温wēn度dù。高gaō温wēnな土tŭ壌răngの方fāngが浸jìn透toù速sù度dùが大dàきく、凍dòng土tŭは凍dòng結jiéの種zhŏng類leìによっては水shuĭを吸xī収shoūできない[183]。

水shuĭの浸jìn透toù速sù度dùは重zhòng粘zhān土tŭの1時shí間jiānに 0.25 cm から、砂shāや団tuán粒lì構goù造zaòの発fā達dáした土tŭの 2.5 cm まで幅fúがある[184]。水shuĭは地dì中zhōngを不bù均jūn一yīに流liúれ、水shuĭ分fēn子zĭの表biaŏ面miàn張zhāng力lìによっていわゆる「重zhòng力lìフィンガー」 (gravity finger) を形xíng成chéngする[185][186]。

木mùの根gēnは、生shēngきているものも死sĭんでいるものも、降jiàng雨yŭ浸jìn透toùが選xuăn択zé的deに流liúれる通tōngり道daòを作zuòり[187]、浸jìn透toù速sù度dùを 27 倍beìにまで拡kuò大dàする [188]。

洪hóng水shuĭによって川chuān底dĭの透toù水shuĭ性xìngは一yī時shí的deに上shàngがり、帯daì水shuĭ層céngの涵hán養yăngを助zhùける[189]。

土tŭ壌răngに供gōng給geĭされた水shuĭは圧yā力lì勾goū配peìによって、部bù分fēn的deに飽baŏ和héしている場cháng所suŏ（水shuĭが供gōng給geĭされた場cháng所suŏ）から、不bù飽baŏ和hé帯daìのようなより水shuĭ分fēn量liàngが少shaŏない場cháng所suŏへと移yí動dòngする[190][191]。土tŭ壌răngが完wán全quánに水shuĭで満mănたされて飽baŏ和héすると、水shuĭは下xiàへ移yí動dòngし、植zhí物wùの根gēnがある範fàn囲weí外waìへと浸jìn透toùし、粘zhān土tŭ、腐fŭ食shí、栄róng養yăng、主zhŭな陽yángイオンとともに、重zhòng金jīn属shŭ、有yoŭ機jī溶róng剤jì、油yoú、農nóng薬yaò、ウイルス、細xì菌jùnのような様yàng々な汚wū染răn物wù質zhíを運yùnび、地dì下xià水shuĭ汚wū染rănの原yuán因yīnとなる可kě能néng性xìngがある[192][193]。溶róng出chūする栄róng養yăng素sùは、溶róng解jiě度dùが高gaōいものから低dīいものへと並bìngべると

  • カルシウム
  • マグネシウム、リン、カリウム（土tŭ壌răngの組zŭ成chéngによる）
  • 窒zhì素sù（窒zhì素sù肥feí料liaòが施shīされていなければ通tōng常chángは少shaŏない）
  • リン（土tŭ壌răng中zhōngでは溶róng解jiě性xìngが低dīい形xíng態taìなのでとても少shaŏない）[194]

アメリカ合hé衆zhòng国guóでは、1日rìあたりに降jiàng雨yŭが浸jìn透toùする速sù度dùはロッキー山shān脈mòの東dōngのほぼ 0 cm から、アパラチア山shān脈mòとメキシコ湾wānの北beĭ海haĭ岸ànの 50 cm 以yĭ上shàngまでの幅fúがある[195]。

水shuĭは土tŭ粒lì子zĭの表biaŏ面miànからの吸xī着zhaó力lìによる表biaŏ面miàn張zhāng力lìすなわち毛maó管guăn力lìに引yĭnき寄jìせられているため、湿shīったところから乾qiánいたところに向xiàngかって[196]、そしてマクロポアからミクロポアに向xiàngかって[197] サクションの勾goū配peìが生shēngじる。リチャーズ式shìによって不bù飽baŏ和hé帯daìにおける水shuĭ移yí動dòngを記jì述shùできる[198]。不bù飽baŏ和hé水shuĭ分fēn溶róng質zhí移yí動dòngの解jiě析xīは、Hydrus[199] のようなソフトウェアに不bù飽baŏ和hé水shuĭ分fēn移yí動dòng関guān数shù[200]（水shuĭ分fēn保baŏ持chí関guān数shùと不bù飽baŏ和hé透toù水shuĭ係xì数shù関guān数shù）のパラメータと初chū期qī条tiaó件jiànと境jìng界jiè条tiaó件jiànを与yŭえることで計jì算suànが可kě能néngである。マクロポア、亀guī裂liè、植zhí物wù根gēnと虫chóngの通tōngり道daòに沿yánって選xuăn択zé流liúが発fā生shēngし、水shuĭが重zhòng力lìによって排paí水shuĭする[201][202]。今jīnでは多duōくの土tŭ壌răng物wù理lĭモデル（二èr重zhòng連lián続xù、二èr重zhòng間jiān隙xì、二èr重zhòng浸jìn透toùモデル）によって選xuăn択zé流liúが表biaŏ現xiànされるが、いずれも厳yán密mìな物wù理lĭ的de裏lĭ付fùけなしにリチャーズ式shìの解jiěに追zhuī加jiāされたものである[203]。

植zhí物wùによる吸xī水shuĭ

[編biān集jí]

植zhí物wùによる水shuĭと栄róng養yăngの吸xī収shoūも、土tŭ壌răng中zhōngの水shuĭの貯zhŭ留liúと移yí動dòngにとって同tóngじように重zhòng要yaòである。凝níng集jí力lì張zhāng力lì理lĭ論lùn (cohesion-tension theory) によれば、多duōくの土tŭ壌răng水shuĭは、水shuĭの蒸zhēng散sànする力lìが植zhí物wùの根gēnから葉xiéまでの木mù部bù樹shù液yèの水shuĭ分fēn通tōng導daŏに伝yúnわって生shēngじる吸xī収shoū力lìによって植zhí物wùに取qŭり入rùれられる[204]。水shuĭの上shàng昇shēng移yí動dòngと溶róng液yèの再zaì分fēn配peì（水shuĭ圧yāリフト hydraulic lift）は根gēnの内neì皮pí[205]、気qì孔kŏngの伝yún導daŏ力lìによる植zhí物wùの葉xié[206] で制zhì御yùされ、根gēnと茎jīngの導daŏ管guănのキャビテーション（泡paòの発fā生shēng）に阻zŭ害haìされることがあり、エンボリズム (xylem embolism) とも言yánわれる [207]。さらに、植zhí物wùの根gēnの高gaō塩yán分fēn濃nóng度dùは土tŭ壌răng水shuĭから植zhí物wùの根gēnに向xiàngかっての浸jìn透toù圧yā勾goū配peìを生shēngじる[208]。浸jìn透toù圧yāによる吸xī水shuĭは夜yèのような低dī温wēn時shíと湿shī度dùが高gaōいために蒸zhēng散sànが少shaŏない時shíには重zhòng要yaòになり、高gaō温wēnと低dī湿shī度dù時shíはその逆nìである。それぞれ溢yì液yè現xiàn象xiàng (en) と、しおれの原yuán因yīnとなる[209]。

根gēnの伸shēn長chángは植zhí物wùの生shēng存cúnにとって不bù可kě欠qiànである。冬dōngのライ麦maìを4ヶ月yuè間jiān、1立lì方fāngフィート（0.0283 立lì方fāngメートル）のローム土tŭで育yùてた実shí験yànによれば、その植zhí物wùは 13,800,000 本běnの根gēnを伸shēnばし、長chángさは合hé計jì 620 km、表biaŏ面miàn積jīは 237 平píng方fāngメートルとなった。また、毛maó根gēnの長chángさは合hé計jì 10,620 km、面miàn積jīは 400 平píng方fāngメートル、表biaŏ面miàn積jīは 638 平píng方fāngメートルであった。そしてローム土tŭの総zŏng表biaŏ面miàn積jīは 52,000 平píng方fāngメートルと推tuī定dìngされた[210]。すなわち、根gēnは土tŭ壌răngの 1.2% としか接jiē触chùしていなかったことになる。しかし、根gēnの伸shēn長chángは、毎meĭ日rì新xīnしい根gēnが新xīnしい土tŭ壌răngの体tĭ積jīを探tànし出chūし、ある期qī間jiānに土tŭ壌răng中zhōngの探tànし出chūされた体tĭ積jīは大dàきく増zēng加jiāし、その期qī間jiānに根gēnから吸xī収shoūされる水shuĭの体tĭ積jīも増zēng加jiāする、という動dòng的deな過guò程chéngとしてとらえるべきである[211]。根gēnの構goù造zaò、すなわち空kōng間jiān的deな根gēnの配peì置zhìは、植zhí物wùの水shuĭと栄róng養yăngの可kě用yòng性xìngに対duìする順shùn応yīngと、その結jié果guŏとしての植zhí物wùの生shēng産chăn性xìngにとって、重zhòng要yaòな役yì割gēを果guŏたしている[212]。

不bù飽baŏ和hé水shuĭ分fēn移yí動dòngは1日rìに 2.5 cm 以yĭ下xiàであるため、根gēnは水shuĭを探tànす必bì要yaòがある。その結jié果guŏ、根gēnは常chángに死sĭ滅mièと成chéng長chángをしながら、土tŭ壌răng水shuĭ分fēn量liàngが多duōいところを探tànし続xùける[213]。植zhí物wùがしおれを引yĭnき起qĭこすほどに土tŭ壌răng水shuĭ分fēnが不bù足zúすると、植zhí物wùは恒héng久jiŭ的deな被beì害haìを受shoùけ、作zuò物wùの収shoū穫huò量liàngは低dī下xiàする。モロコシが種zhŏng子zĭの芽yá生shēngえ期qī間jiānと結jié実shí段duàn階jiēに 1300 kPa の低dīサクションにさらされた時shíには、生shēng産chăn量liàngが 34% 低dī下xiàした[214]。

水shuĭの消xiaō費feìと利lì用yòng効xiaò率lw

[編biān集jí]

植zhí物wùが利lì用yòngする水shuĭの中zhōngで、わずかな部bù分fēn (0.1% から 1%) だけしか植zhí物wùの体tĭ内neìに残cánらない。ほとんどの水shuĭは、最zuì終zhōng的deには蒸zhēng散sànによって失shīわれる。土tŭ壌răng表biaŏ面miànからの蒸zhēng発fāも重zhòng要yaòであり、蒸zhēng散sàn量liàngと土tŭ壌răng表biaŏ面miànからの蒸zhēng発fā量liàngの合hé計jìは蒸zhēng発fā散sànである。（蒸zhēng散sàn / 蒸zhēng発fā散sàn）の比bĭは植zhí生shēngの種zhŏng類leìと気qì候hoùによって変biànわり、熱rè帯daì雨yŭ林línでは大dàきく、ステップや砂shā漠mòでは小xiaŏさい[215]。蒸zhēng発fā散sàn量liàngと植zhí物wù中zhōngに保baŏ持chíされる水shuĭの量liàngの合hé計jìは消xiaō費feì利lì用yòng量liàng (consumptive use) であり、蒸zhēng発fā散sàn量liàngとほぼ等děngしい[214][216]。

農nóng地dìにおける総zŏng水shuĭ利lì用yòng量liàngは表biaŏ面miàn流liú出chū、排paí水shuĭと消xiaō費feì利lì用yòng量liàngの合hé計jìである。目mùの粗cūいマルチングは灌guàn漑gaì後hoùの蒸zhēng発fā損sŭn失shīを減jiănらすが、最zuì終zhōng的deには蒸zhēng発fā散sàn量liàngの合hé計jìはマルチングをしていない土tŭ壌răngに近jìnくなり、植zhí物wùの成chéng長chángに直zhí結jiéする水shuĭの量liàngは増zēngえる[217]。水shuĭ利lì用yòng効xiaò率lwは蒸zhēng散sàn率lw、すなわち植zhí物wùによる蒸zhēng散sàn量liàngを収shoū穫huò後hoùの植zhí物wùの乾qián燥zaò重zhòng量liàngで割gēった値zhíによって測cè定dìngされる。作zuò物wùの蒸zhēng散sàn率lwは 300 から 700 である。たとえば、アルファルファの蒸zhēng散sàn率lwは 500 程chéng度dùであるため、500 kg の蒸zhēng散sànによって乾qián燥zaò重zhòng量liàng 1 kg のアルファルファが生shēng産chănされる[218]。

ガス

[編biān集jí]

土tŭ壌răng中zhōngの空kōng気qì、すなわち土tŭ壌răngガス (en) は、大dà気qìとは極jíめて異yìなる。微weī生shēng物wùと植zhí物wùの根gēnによる酸suān素sùの消xiaō費feìと二èr酸suān化huà炭tàn素sù（CO2）の放fàng出chūは、酸suān素sù濃nóng度dùを下xiàげて二èr酸suān化huà濃nóng度dùを上shàngげる。大dà気qì中zhōngの CO2 濃nóng度dùは 0.04% であるが、土tŭ壌răng間jiān隙xì中zhōngではその 10 倍beìから 100 倍beìに達dáし、根gēnの呼hū吸xīを抑yì制zhìする働dòngきがある[219]。

固gù体tĭの組zŭ成chéng

[編biān集jí]

土tŭ壌răngの粒lì子zĭは大dàきさだけでなく化huà学xué組zŭ成chéng（鉱kuàng物wù学xué）によって分fēn類leìできる。土tŭ粒lì子zĭの大dàきさの分fēn布bù、すなわち土tŭ性xìngは、土tŭ壌răngの多duōくの性xìng質zhí、特tèに透toù水shuĭ係xì数shùと水shuĭポテンシャルを決juéめるが[220]、そのような性xìng質zhíは鉱kuàng物wù学xué的deな性xìng質zhíによって強qiángく変biàn化huàさせられる。最zuìも粒lì径jìngが小xiaŏさい土tŭ粒lì子zĭである粘zhān土tŭの鉱kuàng物wù学xuéは特tèに重zhòng要yaòである[221]。

化huà学xué

[編biān集jí]

土tŭ壌răngの化huà学xué的de性xìng質zhíは植zhí物wùに栄róng養yăngを供gōng給geĭする能néng力lìを決juéめ、土tŭ壌răngの物wù理lĭ性xìngと微weī生shēng物wù数shùに影yĭng響xiăngする。それに加jiāえて、土tŭ壌răng化huà学xuéは腐fŭ食shí性xìng、安ān定dìng性xìng、水shuĭを浄jìng化huàするための汚wū染răn物wù質zhíの吸xī収shoū性xìngを決juéめる。鉱kuàng物wùと有yoŭ機jīコロイドの表biaŏ面miàn化huà学xuéが土tŭ壌răngの化huà学xué的de性xìng質zhíを決juéめる。コロイドは、分fēn子zĭよりは大dàきく液yè体tĭ中zhōngを沈shěn降jiàngせずに浮fúき続xùけていられるほどには小xiaŏさい、不bù溶róng性xìng・不bù拡kuò散sàn性xìngの粒lì子zĭである。多duōくの土tŭ壌răngは腐fŭ植zhíと呼hūばれる有yoŭ機jīコロイド粒lì子zĭと粘zhān土tŭの無wú機jīコロイド粒lì子zĭを含hánんでいる。コロイドのとても高gaōい比bĭ表biaŏ面miàn積jīと電diàn荷héは土tŭ壌răngがイオンを保baŏ持chíしたり放fàng出chūしたりする力lìの元yuánとなっている。コロイド表biaŏ面miànの負fù電diàn荷héの場cháng所suŏは陽yángイオンを引yĭnきつけたり放fàng出chūしたりする。これを陽yángイオン交jiaō換huànと言yánう。陽yángイオン交jiaō換huàn容róng量liàng (CEC) は単dān位weì質zhí量liàngの乾qián燥zaò土tŭ壌răngが持chíつ交jiaō換huàn性xìng陽yángイオンであり、100 g の土tŭ壌răngあたりの陽yángイオンのミリグラム当dāng量liàng（あるいは1キログラムの土tŭ壌răngあたりの正zhèng電diàn荷héセンチモル cmolc/kg）で表biaŏされる。同tóng様yàngに、コロイドの正zhèng電diàn荷héがある場cháng所suŏは陰yīnイオンを引yĭnきつけて解jiě放fàngし、土tŭ壌răngに陰yīnイオン交jiaō換huàn容róng量liàng (AEC) を与yŭえる。

栄róng養yăng素sù

[編biān集jí]
→詳xiáng細xìは「栄róng養yăng素sù (植zhí物wù)」を参cān照zhaò

植zhí物wùの成chéng長chángと繁fán殖zhíに必bì要yaòな16種zhŏng類leìの元yuán素sùは、炭tàn素sù C、水shuĭ素sù H、酸suān素sù O、窒zhì素sù N、リン P、カリウム K、硫liú黄huáng S、カルシウム Ca、マグネシウム Mg、鉄tiě Fe、ホウ素sù B、マンガン Mn、銅tóng Cu、亜yà鉛qiān Zn、モリブデン Mo、ニッケル Ni、塩yán素sù Clである[222][223][224]。植zhí物wùの生shēng活huó環huánを完wán結jiéするために必bì須xūの栄róng養yăng素sùを必bì須xū栄róng養yăng素sùと言yánう。植zhí物wùの成chéng長chángを促cù進jìnするが、生shēng活huó環huánを完wán結jiéするために必bì須xūではない栄róng養yăng素sùは非feī必bì須xūであるとされる。炭tàn素sù、水shuĭ素sù、酸suān素sùは二èr酸suān化huà炭tàn素sùと水shuĭから供gōng給geĭされ、窒zhì素sùは窒zhì素sù固gù定dìngによって供gōng給geĭされるが[224]、それ以yĭ外waìの栄róng養yăng素sùは全quánて土tŭ壌răngの無wú機jī成chéng分fēnに由yoú来laíする。

有yoŭ機jī物wùと生shēng物wù

[編biān集jí]
→詳xiáng細xìは「土tŭ壌răng有yoŭ機jī物wù」、「土tŭ壌răng生shēng物wù」、「土tŭ壌răng微weī生shēng物wù」、および「土tŭ壌răng動dòng物wù」を参cān照zhaò

土tŭ壌răng有yoŭ機jī物wùは有yoŭ機jī化huà合hé物wùによって構goù成chéngされ、土tŭ壌răng中zhōngに存cún在zaìする生shēngきている動dòng植zhí物wù以yĭ外waìの全quánての有yoŭ機jī物wù質zhíである。動dòng植zhí物wùの遺yí体tĭや排paí泄xiè物wù、それらを分fēn解jiěする過guò程chéngで生shēngじる腐fŭ植zhí物wù質zhí、土tŭ壌răng微weī生shēng物wùの細xì胞baō、土tŭ壌răng微weī生shēng物wùが合hé成chéngした物wù質zhíがある。

典diăn型xíng的deな土tŭ壌răngのバイオマス構goù成chéngは 70% が微weī生shēng物wù、22% が大dà型xíng動dòng物wù（肉roù眼yănで見jiànえる程chéng度dùの大dàきさの動dòng物wù）、8%が根gēnである。

土tŭ壌răng中zhōngには、多duō数shùの土tŭ壌răng生shēng物wùが住zhùんでいる。その多duōくは土tŭ壌răng中zhōngにのみ生shēng活huóしているものである。

動dòng物wùの場cháng合hé、これを土tŭ壌răng動dòng物wùという。大dàきいものではモグラやミミズなどが穴xuéを掘juéって生shēng活huóしており、中zhōng型xíng～小xiaŏ型xíngのものには落luòち葉xiéや土tŭの間jiānに生shēng活huóする昆kūn虫chóngやダニなど、小xiaŏさなものでは落luòち葉xié表biaŏ面miànの水shuĭに生shēng活huóする原yuán生shēng動dòng物wùなどが含hánまれる。

微weī生shēng物wùも重zhòng要yaòである。カビやキノコなどの菌jùn類leì、細xì菌jùn類leìといった土tŭ壌răng微weī生shēng物wùも極jíめて多duō数shù生shēng活huóしている。土tŭ壌răng中zhōngの従cóng属shŭ栄róng養yăng性xìngの微weī生shēng物wùは、生shēng物wù遺yí体tĭや排paí泄xiè物wùあるいは有yoŭ害haìな有yoŭ機jī化huà合hé物wùなどを分fēn解jiěして、二èr酸suān化huà炭tàn素sùや水shuĭなどに変biàn換huànし、大dà]や地dì下xià水shuĭなどへ放fàng出chūする。土tŭ壌răngには、植zhí物wùの根gēnと共gòng生shēngして養yăng分fēnを供gōng給geĭする菌jùn根gēn菌jùnや根gēn粒lì菌jùnなどが生shēng息xīし、植zhí物wùの生shēng育yùを支zhīえている一yī方fāng、動dòng植zhí物wùの生shēng育yùを阻zŭ害haìする多duōくの病bìng原yuán微weī生shēng物wùも生shēng息xīしている。

これらの生shēng物wùは堆duī積jīする植zhí物wù遺yí体tĭの分fēn解jiěや、土tŭ壌răngの撹jiaŏ拌bànをすることで、土tŭ壌răngの形xíng成chéngに大dàいにかかわっている。

層céng位weì

[編biān集jí]
→「土tŭ壌răng層céng位weì」も参cān照zhaò
土tŭ壌răng層céng（O層céng、A層céng、B層céng、C層céng）

土tŭ壌răngは、その構goù成chéng成chéng分fēnの供gōng給geĭと消xiaō失shīの様yàng式shìによって、土tŭ壌răng層céngが積jīみ重zhòngなった形xíng状zhuàngを示shìすことが多duōい。土tŭ壌răng層céngとは、土tŭ壌răngへの物wù質zhíの供gōng給geĭと消xiaō失shīの様yàng式shìによって形xíng成chéngされる平píng行xíngな境jìng界jièを持chíつ層céngのことである。

例lìえば、土tŭ壌răngの表biaŏ層céng部bùに植zhí物wù遺yí体tĭなどの粗cū大dà有yoŭ機jī物wùが集jí積jīする場cháng合héには、この表biaŏ層céng部bùはO層céng（Organic層céng）と呼hūばれる。O層céngの下xià部bùには、粗cū大dà有yoŭ機jī物wùが分fēn解jiěあるいは溶róng脱tuōされて生shēngじた黒heī色sèの層céng（A層céng）が観guān察cháされることが多duōい。また、有yoŭ機jī物wùに由yoú来laíする黒heī色sè化huàが不bù十shí分fēnで、風fēng化huàが進jìn行xíngした鉱kuàng物wù質zhíの層céngはB層céngと呼hūばれ、風fēng化huàが十shí分fēnに進jìn行xíngしていない岩yán石shí層céng（母mŭ岩yán）はC層céng、さらにその下xiàの未weì風fēng化huàの岩yán盤pán層céngはR層céngと呼hūばれる。

土tŭ壌răng層céngは、土tŭ壌răngを分fēn類leìするための重zhòng要yaòな指zhĭ標biaōとされている。

なお日rì本běnの考kaŏ古gŭ学xuéの分fēn野yěでも、遺yí跡jīを構goù成chéngする土tŭ壌răngを層céng序xù学xué的deに分fēn層céngした「土tŭ層céng」と言yánう概gaì念niànが存cún在zaìするが、本běn項xiàngのような土tŭ壌răng学xué的deな土tŭ壌răng層céngとはその定dìng義yìや認rèn識shìが大dàきく異yìなるものである[225]。

分fēn類leì

[編biān集jí]
→詳xiáng細xìは「土tŭ壌răng分fēn類leì」を参cān照zhaò

ロシアの土tŭ壌răng学xué者zhěヴァシーリー・ドクチャエーフは、1880年nián頃qĭngに土tŭ壌răngを5つの因yīn子zĭ（土tŭ壌răng生shēng成chéng因yīn子zĭ）に基jīづき、気qì候hoùやそれによる植zhí生shēngの影yĭng響xiăngを強qiángく受shoùけた成chéng帯daì土tŭ壌răngと母mŭ岩yánや地dì形xíngなどの影yĭng響xiăngを強qiángく受shoùけ、局jú地dì的deに見jiànられる間jiān帯daì土tŭ壌răng（非feī成chéng帯daì性xìng土tŭ壌răng）、その中zhōng間jiān的deな成chéng帯daì内neì性xìng土tŭ壌răngに分fēn類leìした。ドクチャーエフの土tŭ壌răng分fēn類leìはアメリカとヨーロッパの研yán究jiū者zhěによって何hé度dùも変biàn更gèngされ、1960年nián代daìには共gòng通tōngに使shĭわれるシステムに発fā展zhănした。

成chéng帯daì土tŭ壌răngは、主zhŭに以yĭ下xiàのように分fēn類leìされる。

間jiān帯daì土tŭ壌răngには、地dì中zhōng海haĭ沿yán岸ànのテラロッサやブラジル高gaō原yuánのテラローシャ、デカン高gaō原yuánのレグール、他tāに泥ní炭tàn土tŭなどがある。元yuánになる岩yán石shíが、特tè殊shūな成chéng分fēnを含hánんでいる場cháng合héなどには、土tŭ壌răngの性xìng質zhíにより、異yìなる植zhí生shēngを生shēngじる場cháng合héがある。

1960年nián代daìには、土tŭ壌răng生shēng成chéng因yīn子zĭではなく土tŭ壌răng形xíng態taì学xué (en) に基jīづいて土tŭ壌răngを分fēn類leìするという考kaŏえ方fāngによる異yìなった分fēn類leì体tĭ系xìが生shēngまれてきた。国guó際jì連lián合hé食shí糧liáng農nóng業yè機jī関guān (FAO) は、世shì界jièの土tŭ壌răng図túを作zuò成chéngするために、世shì界jièの土tŭ壌răngを分fēn類leìするFAO土tŭ壌răng分fēn類leì (en) を作zuòった。また、アメリカ合hé衆zhòng国guó農nóng務wù省shěng（USDA）は USDA 土tŭ壌răng分fēn類leì (en) を作zuò成chéngした。この2つが世shì界jièの土tŭ壌răng分fēn類leìとして国guó際jì的deに広guăngく使shĭわれていたが、現xiàn在zaì、国guó際jì的deな標biaō準zhŭnとなっている土tŭ壌răng分fēn類leìは、国guó際jì土tŭ壌răng科kē学xué連lián合hé (en) が定dìngめる世shì界jiè土tŭ壌răng資zī源yuán照zhaò合hé基jī準zhŭn (World Reference Base for Soil Resources) である。国guó際jì的de・学xué術shù的deにはこの基jī準zhŭnによって土tŭ壌răng分fēn類leìを表biaŏ記jìすることが望wàngましいが、国guóや地dì域yùごとのよりきめ細xìかい土tŭ壌răng分fēn類leìが使shĭわれることを妨fángげるものではなく、実shí際jìに使shĭわれている。

農nóng業yè生shēng産chănは、気qì候hoùや作zuò物wùの選xuăn定dìng、農nóng業yè技jì術shùだけでなく、土tŭ壌răngの種zhŏng類leìにより大dàきく左zuŏ右yoùされる。農nóng作zuò物wùがよく育yùつ土tŭ壌răngを「肥feí沃wò」（ひよく）、育yùちにくい土tŭ壌răngを「痩shoùせている」と表biaŏ現xiànすることもある。世shì界jièで最zuìも肥feí沃wòなのがチェルノーゼムで、「土tŭの皇huáng帝dì」の異yì名míngを持chíつ。チェルノーゼムを豊fēng富fùに有yoŭするウクライナは小xiaŏ麦maìを大dà量liàngに生shēng産chănして「ヨーロッパのパンかご」とも呼hūばれた[226]。森sēn林lín総zŏng研yán主zhŭ任rèn研yán究jiū員yuánの藤téng井jĭng一yī至zhìは、肥feí沃wòさでチェルノーゼムを世shì界jiè最zuì上shàng級jíのランキングAと位weì置zhì付fùけたうえで、チェルノーゼムを含hánむ12種zhŏng類leìの土tŭ壌răngについて、Bは「粘zhān土tŭ集jí積jī土tŭ壌răng」「ひび割gēれ粘zhān土tŭ質zhí土tŭ壌răng」、Cが日rì本běnに多duōい「黒heīボク土tŭ」と「若ruò手shoŭ土tŭ壌răng」、Dは「強qiáng風fēng化huà赤chì黄huáng色sè土tŭ」、Eが「オキソシル」「未weì熟shú土tŭ」、Fが「ポドゾル」「泥ní炭tàn土tŭ」、Gが「砂shā漠mò土tŭ」「永yŏng久jiŭ凍dòng土tŭ」としている[227]。

日rì本běnの土tŭ壌răng分fēn類leì体tĭ系xì

[編biān集jí]

日rì本běnの土tŭ壌răng分fēn類leì体tĭ系xìには、以yĭ下xiàのようなものがある。

  1. 林lín業yè試shì験yàn場cháng（現xiàn・森sēn林lín総zŏng研yán）の林lín野yě土tŭ壌răng分fēn類leì (1975)[228]
  2. 農nóng研yán機jī構goù（旧jiù農nóng業yè環huán境jìng技jì術shù研yán究jiū所suŏ）の農nóng耕gēng地dì土tŭ壌răng分fēn類leì（第dì3次cì改gaĭ訂dìng版băn) (1995)[229]
  3. 農nóng研yán機jī構goù（旧jiù農nóng業yè環huán境jìng技jì術shù研yán究jiū所suŏ）の包baō括kuò的de土tŭ壌răng分fēn類leì第dì1次cì試shì案àn (2011)[230]
  4. 日rì本běnペドロジー学xué会huìの日rì本běn土tŭ壌răng分fēn類leì体tĭ系xì (2017)[231]

利lì用yòng

[編biān集jí]

土tŭ壌răngは建jiàn物wùなどの構goù築zhúのほか、農nóng業yèで利lì用yòngされ、後hoù者zhěでは植zhí物wùにとって主zhŭ要yaòな栄róng養yăng供gōng給geĭ源yuánとなっている。不bù足zúする栄róng養yăngを補bŭうため肥feí料liaòの使shĭ用yòng（施shī肥feí）が行xíngわれる。砂shā漠mòであっても、不bù足zúする栄róng養yăngと水shuĭをピンポイントで与yŭえる点diăn滴dī灌guàn漑gaìで農nóng業yèは可kě能néngである[232]。

水shuĭ耕gēng栽zaī培peíで立lì証zhèngされたように、土tŭ壌răng中zhōngの栄róng養yăngが水shuĭ中zhōngに溶róng解jiěしていれば植zhí物wùは生shēng育yùできる。土tŭ壌răngの種zhŏng類leìと利lì用yòng可kě能néngな水shuĭの量liàngが栽zaī培peíできる植zhí物wùの種zhŏngを決juéめる。

劣liè化huà

[編biān集jí]
→「回huí復fù力lì (生shēng態taì学xué)」および「土tŭ壌răng肥feí沃wò度dù」も参cān照zhaò

土tŭ壌răngの劣liè化huà (en)[233] あるいは土tŭ壌răng劣liè化huàは、人rén間jiānあるいは自zì然ránによる土tŭ地dìの機jī能néngを害haìするような変biàn化huàの過guò程chéngである。土tŭ壌răng劣liè化huàには土tŭ壌răngの酸suān性xìng化huà (en)、土tŭ壌răng汚wū染răn、砂shā漠mò化huà、侵qīn食shí、塩yán害haìが含hánまれる。

農nóng作zuò物wùの生shēng育yùと収shoū穫huòで、土tŭ壌răng中zhōngの栄róng養yăngが減jiăn少shaŏすることも多duōい。対duì策cèとしては施shī肥feíや、土tŭに有yoŭ機jī物wùなどを補bŭ給geĭする他tāの植zhí物wùとの輪lún作zuòなどがある[234]。

改gaĭ良liáng

[編biān集jí]
→詳xiáng細xìは「土tŭ壌răng改gaĭ良liáng」を参cān照zhaò

スメクタイトのような特tè定dìngの粘zhān土tŭを多duōく含hánむ土tŭ壌răngは、とても肥feí沃wòな土tŭであることが多duōい。たとえば、タイ中zhōng部bùの平píng地dìは世shì界jièで最zuìも農nóng業yè生shēng産chăn力lìの高gaōい地dì域yùの1つである。

しかし、多duōくの熱rè帯daìの農nóng家jiāでは、土tŭ壌răngに有yoŭ機jī物wùを保baŏ持chíすることに苦kŭ労laóしている。たとえば、タイ北beĭ部bùの粘zhān土tŭが少shaŏない土tŭ壌răngで生shēng産chăn力lìが低dī下xiàした時shíに、農nóng家jiāはシロアリの巣chaóから有yoŭ機jī物wùを持chíってきて加jiāえたが、長cháng期qī的deには持chí続xùしなかった。そこで、科kē学xué者zhěが土tŭ壌răngにスメクタイトの一yī種zhŏngであるベントナイトを加jiāえた。

出chū典diăn

[編biān集jí]
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  234. ^ ブラジル／オキソシル ランク=E／不bù毛maóなら造zaòり替tìえよう赤chìい土tŭ『朝zhaō日rì新xīn聞wén』GLOBE（朝zhaō刊kān別bié刷shuāり）217号haò【特tè集jí】疲píれる土tŭ、5面miàn（2019年nián5月yuè19日rì）。

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